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       LGDD-01型 電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置依據(jù)高等院校*新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》(第四版)(西安交通大學王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

二、特點

1、綜合性強 本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學校電力電子、半導體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。

2、適應(yīng)性強 能滿足各類學校相應(yīng)課程的實驗教學，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學的進程作有機的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強 從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配套。

4、直觀性強 各實驗掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護方便。

5、科學性強 裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設(shè)計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外還可結(jié)合實際開設(shè)設(shè)計性實驗。

6、開放性強 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能，各測量儀表均有可靠的保護功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標準。由于整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗室，創(chuàng)造了條件。

7、先進性強 本裝置著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。

三、適用范圍

      LGDD-01型 電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的“電力電子技術(shù)(或稱半導體變流技術(shù))”、“直流調(diào)速”、“交流調(diào)速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗項目。

四、技術(shù)性能

1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10％ 50HZ)

2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃　相對濕度＜85％（25℃）海撥＜4000m

3、裝置容量：＜1.5KVA

4、外形尺寸：187.3×72.5×162.2 cm3

五、裝置的基本裝備

1、DK01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）

（1）交流電源（均帶有過流保護措施）

提供交流電源：直流調(diào)速檔為三相交流電 200V/3A

交流調(diào)速檔為三相交流電 240V/3A

（2）高壓直流電源

勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。

（3）數(shù)字式儀表

1．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級；

2．真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；

3．真有效值交流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；

4．直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；

5．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。

（4）人身安全保護體系

三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計），對人身安全起到一定的保護作用。

電壓型漏電保護器1：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。

電壓型漏電保護器2：對隔離變壓器后的線路及實驗過程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，發(fā)出報警信號并切斷電源，確保人身安全。

電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（5）實驗管理器

具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

（6）控制屏其它設(shè)施

控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)有12芯、10芯、4芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩邊設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設(shè)有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。

　2、DK02實驗桌

實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

3、DQ03－1不銹鋼電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)（日本歐姆龍1024光電編碼器）及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表

4、DQ27三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A）

5、DK03晶閘管主電路

提供12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設(shè)有保護裝置，正、反橋晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗；設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。

6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路

提供三相觸發(fā)電路、功放電路等，與“DK03”配套使用。

7、DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗

提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路共五種觸發(fā)電路。

8、DK06電機調(diào)速控制實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉(zhuǎn)速變換器（FBS）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、零電平檢測（DPZ）及邏輯控制器（DLC）。

9、DK07直流斬波電路

主要由斬波器觸發(fā)電路及斬波主電路兩大部分組成。

10、DK08給定及實驗器件

提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管、24V電源及電感。

11、DK09新器件特性實驗

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，與DJK06配套使用，可測定其特性曲線；與DJK12配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動特性實驗。

12、DK10可調(diào)電阻、電容箱

提供耐壓AC63V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進制可調(diào)電阻兩組。

13、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載

提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應(yīng)的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。

14、DK12變壓器實驗

提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于異步電機串級調(diào)速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設(shè)有三相不控整流電路和逆變變壓器各一組。

15、DK13功率器件驅(qū)動電路實驗箱

主要是為完成新器件特性實驗提供驅(qū)動和保護電路，使學生了解電力電子新器件的驅(qū)動特性。主要包括電源、驅(qū)動電路、PWM波形發(fā)生器。

（1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、+20V、±15V直流電源。

（2）驅(qū)動電路：包括MOSFET、IGBT、GTR和GTO的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用了專用芯片EXB841。

（3）PWM波形發(fā)生器：由SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要為新器件驅(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形；可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比；頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調(diào)至100%。

16、DK14單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育“九五”國家級重點教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的相關(guān)內(nèi)容進行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用。能完成如下實驗項目：1、SPWM波形成的過程；2、交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感和電機）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；3、IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。

17、DK15自控原理實驗

提供穩(wěn)壓電源、交/直流數(shù)字電壓表、低頻函數(shù)信號發(fā)生器、六位數(shù)顯頻率計、階躍信號發(fā)生器及典型的控制環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、超前滯后校正環(huán)節(jié)，還可以組成微分、延遲等各種電路）等。

18、DK16自控原理實驗

提供穩(wěn)壓電源、階躍信號發(fā)生器、典型的控制環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、超前滯后校正環(huán)節(jié)，還可以組成微分、延遲等各種電路）及自由布線區(qū)（以便自由組合實驗線路進行實驗）

19、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)

通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調(diào)速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調(diào)節(jié)部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅(qū)動四個橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個PI調(diào)節(jié)器組成，并通過速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實驗箱可完成的實驗項目有：（1）、全橋DC/DC變換電路實驗（2）、雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。

20、DK18電機調(diào)速控制實驗（Ⅱ）

提供以下模塊：觸發(fā)選擇器（TS）、絕對值放大器（GAB）、電流符號選擇器（CSS）、電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、零速封鎖器（DZS）及電壓隔離器（TVD）。與“DK06”配合使用完成“三閉環(huán)錯位選觸無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗”。

21、DK19半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源

提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路中的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案。可完成“開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試”以及“電源電壓波動對輸出的影響”等實驗內(nèi)容。

22、DK20直流斬波實驗

根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525。可完成教材中降壓斬波電路（Buck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。

23、DK21斬控式交流調(diào)壓電路

根據(jù)西安交大王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的內(nèi)容而設(shè)計的，采用全控型器件IGBT管實現(xiàn)“斬控式交流調(diào)壓實驗”。

24、DK22單相調(diào)壓/調(diào)功電路

根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計的，實現(xiàn)

單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實驗內(nèi)容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調(diào)壓實驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成觸發(fā)控制電路；在交流調(diào)功實驗中采用由555時基電路組成觸發(fā)控制電路。

25、DK23單端反激式隔離開關(guān)電源

輸入交流電壓范圍為50V～200V，輸出為三組直流電源，分別為+5V、5A；+12V、1A；-12V、1A，在輸入交流電壓和直流輸出負載變化時輸出電壓的變化率小于0.3%。

26、DK24　PS-ZVS-PWM軟開關(guān)技術(shù)

　　主要包括H橋電路、控制電路和穩(wěn)壓反饋電路。用于展現(xiàn)移相零電壓開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。H橋電路有四只MOSFET管組成，控制電路采用全橋軟開關(guān)電源移相PWM控制芯片UCC3895和驅(qū)動芯片HIP4081，穩(wěn)壓反饋電路由TL431等元件組成。

27、DK25整流電路有源功率因數(shù)校正

　　主要有整流電路、升壓變換器、控制電路三部分組成。控制電路采用功率因數(shù)控制芯片UCC3817N和外圍元器件組成,*大輸出功率為100W（200V±5%，0.5A），工作頻率為100KHz。采用模塊化設(shè)計，通過適當?shù)倪B線可以完成下列實驗項目：

(1) 無濾波電容的整流電路帶純阻性負載的測試

(2) 有濾波電容的整流電路帶純阻性負載的測試

(3) 整流電路有源功率因數(shù)校正的測試

(4) 控制電路的波形測試，功率柵極控制信號觀察

(5) 整流電路有源功率因數(shù)校正電路的性能測試

28、DK26單端電流反饋他激式隔離開關(guān)電源

采用專用集成電路UC3844作PWM控制器，可直接驅(qū)動MOSFET功率場效應(yīng)管。通過與直流可調(diào)電源、負載的配合可展示電路原理，各點波形測試，輸入電壓和負載改變時的波形變化和性能測試等項目。

29、DK27升、降壓與復合斬波電路

通過PWM控制器與兩個IGBT三極管，兩個二極管的簡單聯(lián)結(jié)，配以發(fā)電機、電動機的組合負荷，用雙蹤示波器能展示降壓電路的第一象限電壓-電流圖，升壓電路的第二象限電壓-電流圖，復合電路的第一、第二象限電壓－電流圖。同時能展示以上三種狀態(tài)下的續(xù)流、臨界斷流、斷流時的電壓、電流波形(改變輸入電壓、改變PWM脈寬、改變負荷電機力矩)。并可簡單的聯(lián)結(jié)成升、降壓與復合電路，由于結(jié)構(gòu)上的特點，實驗還可演示斬波電路電機負荷能耗制動、回饋制動等的實驗效果。

30、DK28三相異步電機變頻調(diào)速控制

針對目前工業(yè)用變頻器只能對輸入信號及輸出的結(jié)果進行觀測，無法得知其內(nèi)部的詳細工作過程的缺點，開發(fā)本實驗裝置，著重從“變頻原理”出發(fā)，通過實驗讓學生了解整個變頻的過程。

提供三相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）、馬鞍波（PWM）、三相空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）三種變頻實驗方式，面板上設(shè)有相應(yīng)的測試點，可方便地用示波器進行觀測。此外，面板上設(shè)計有計算機接口，可與計算機聯(lián)機進行實驗，還留有可編程控制器（PLC）接口。

31、DK29單相智能功率、功率因數(shù)表

由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。功率測量精度為1.0級，功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質(zhì)（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。

32、DQ07-1直流發(fā)電機(220W)

33、DQ09直流并勵電動機

34、DQ11三相線繞式異步電動機

35、DK30線繞式異步電機轉(zhuǎn)子專用箱

36、DQ17單相電阻啟動異步電動機

37、DQ20三相鼠籠異步電動機

38、實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結(jié)構(gòu)插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

六、實驗項目（所列器材全部配置時）

（一）電力電子技術(shù)實驗項目

1．單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實驗

2．全橋DC/DC變換電路實驗

3．半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究

4．單端反激式隔離開關(guān)電源實驗

5．單端電流反饋他激式隔離開關(guān)電源實驗

6．直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路）

7．升、降壓與復合斬波電路實驗

8．單相斬控式交流調(diào)壓電路實驗

9．整流電路有源功率因數(shù)校正實驗

10．軟開關(guān)技術(shù)實驗

（三）直流電機調(diào)速實驗

1．晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實驗

2．晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試

3．單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

4．雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

5．邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

6．三閉環(huán)錯位選觸無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

7．雙閉環(huán)控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（H橋、IGBT）

（四）變頻原理實驗

1．三相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻原理實驗

2．三相馬鞍波（三次諧波注入）脈寬調(diào)制變頻原理實驗

3．三相空間電壓矢量SVPWM變頻原理實驗

4．SPWM調(diào)制方式下V/F曲線測定

5．馬鞍波調(diào)制方式下V/F曲線測定

6．空間電壓矢量調(diào)制方式下V/F曲線測定

7．不同的變頻模式下磁通軌跡觀測實驗

（五）交流電機調(diào)速系統(tǒng)實驗

1．雙閉環(huán)三相異步電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實驗

2．雙閉環(huán)三相異步電機串極調(diào)速系統(tǒng)實驗

3．單相正弦波脈寬調(diào)制SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)實驗

4．三相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻調(diào)速系統(tǒng)實驗

——可聯(lián)計算機進行實驗，還留有可編程控制器（PLC）接口

5．三相馬鞍波脈寬調(diào)制變頻調(diào)速系統(tǒng)實驗

——可聯(lián)計算機進行實驗，還留有可編程控制器（PLC）接口

6．三相空間電壓矢量SVPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)實驗

——可聯(lián)計算機進行實驗，還留有可編程控制器（PLC）接口

(六) 自控原理實驗項目