現(xiàn)代電力電子技術(shù)考核柜,電力電子實(shí)訓(xùn)平臺
2024-09-15 06:36一、概述
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺主要功能:進(jìn)行《電機(jī)學(xué)》、《電機(jī)與電氣控制》、《電力拖動(dòng)技術(shù)》、《機(jī)床電氣控制技術(shù)》等相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目:主要培養(yǎng)學(xué)生在電機(jī)與電氣控制線路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、電機(jī)維修等方面的專業(yè)
技能與能力;能開展電氣控制實(shí)訓(xùn)、電動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)、變壓器實(shí)訓(xùn)。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺面向?qū)I(yè): 機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)及其他工科專業(yè)。
職業(yè)能力:培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手與交流能力,同時(shí)可以為校內(nèi)外的機(jī)電設(shè)備調(diào)試、維修等提供技術(shù)支持,開展電機(jī)與控制內(nèi)容的社會服務(wù)。通過實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)學(xué)生的誠信品質(zhì)、敬業(yè)精神、團(tuán)隊(duì)精神、責(zé)任意識。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺主要用于完成《電機(jī)學(xué)》、《電機(jī)與電氣控制》、《電力拖動(dòng)技術(shù)》、《機(jī)床電氣控制技術(shù)》等專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)任務(wù),囊括了電力拖動(dòng)及電氣控制實(shí)驗(yàn)裝置包括電機(jī)學(xué)、電機(jī)拖動(dòng)、電力拖動(dòng)、半導(dǎo)體變流技術(shù)、直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、控制理論等幾個(gè)模塊。
(圖1:實(shí)驗(yàn)設(shè)備外形參考圖片,也可以根據(jù)學(xué)校要求定做)
(圖2:部分實(shí)驗(yàn)掛件2圖片展示)
二、特點(diǎn)
1、綜合性強(qiáng):本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2、適應(yīng)性強(qiáng):能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),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(xué)的進(jìn)程作有機(jī)的結(jié)合,裝置采用積木式結(jié)構(gòu),更換便捷,如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)驗(yàn),只需添加部件即可,永不淘汰。
3、整套性強(qiáng):從專用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專用導(dǎo)線配套齊全,配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配套。
4、直觀性強(qiáng):各實(shí)驗(yàn)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(hù)方便。
5、科學(xué)性強(qiáng):裝置占地面積少,節(jié)約實(shí)驗(yàn)用房,減少基建投資;配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計(jì),可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù);小電機(jī)耗電省,節(jié)約能源,實(shí)驗(yàn)噪聲小,整齊美觀,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富,設(shè)計(jì)合理,除了加深理論知識外還可結(jié)合實(shí)際開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
6、先進(jìn)性強(qiáng):本裝置著重從新器件高度來考慮,在保留了晶閘管實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對新器件有足夠的認(rèn)識和了解,緊跟時(shí)代步伐。
三、適用范圍:代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺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(dǎo)體變流技術(shù))"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機(jī)控制"、"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"及"控制理論"等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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:1600×800×1250cm3
五、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置的基本裝備:訓(xùn)平臺設(shè)備整體采用鈑金結(jié)構(gòu),四周采用圓弧設(shè)計(jì),兩面開智能門,配有智能散熱風(fēng)扇,配有接線單元區(qū)和電力電子實(shí)驗(yàn)板;整體采用亮白烤漆;柜體內(nèi)部設(shè)計(jì)有維修照明燈,各模塊及電源安裝板,維修時(shí)可直接取出模塊板,采用插拔式接線,要求采用醫(yī)療自助機(jī)柜模式結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)平臺底部配有重型萬向輪。
1、DK01電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),)
(1)交流電源(均帶有過流保護(hù)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:磁電源:220V(0.5A),具有輸出短路保護(hù)。
(3)指示及測量儀表
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;
2.真有效值交流數(shù)字電壓表一只:測量范圍0~500V,精度0.5級,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,精度0.5級,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0~500V,三位半數(shù)顯,輸入阻抗為10MΩ,精度0.5級,為調(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,為調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。
(4)人身安全保護(hù)體系
1)三相隔離變壓器一組:三相電源首先通過三相漏電保護(hù)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(jì)),對人身安全起到一定的保護(hù)作用。
2)電流型漏電保護(hù)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。
3)實(shí)驗(yàn)連接線及插座:強(qiáng)、弱電連接及插座分開,不能混插。
4)強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝,使用安全、可靠、防觸電。
(5)智能無線電源管理系統(tǒng):能無線電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護(hù)功能;電源具有一鍵鎖定功能,處理故障時(shí),防止漏電保護(hù)器合閘,造成觸電危險(xiǎn);電源具有故障鎖定功能,發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時(shí),不能人為上電,只能通過遠(yuǎn)程清除故障后,才能上電成功;能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機(jī)APP和PC端云平臺通訊,沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下,教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨(dú)立運(yùn)行。
1)智能終端:智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心,采用4.3寸彩色觸摸屏為人機(jī)交互界面,實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況,提供Zigbee、CAN等多種通信模式,具備語音播報(bào)功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)測三相電壓、電流、功率,功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù),液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室電源的故障類型和故障次數(shù);設(shè)備時(shí)間管理包含年月日時(shí)間的顯示;用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備,PC端進(jìn)行授權(quán)之后,設(shè)備可啟動(dòng)使用,PC端可分時(shí)預(yù)約設(shè)備的啟動(dòng)和停止!
2)手機(jī)APP:用電狀態(tài)界面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等;用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù),設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負(fù)載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時(shí)間值等。后臺查看報(bào)警日志、操作日志、故障日志等?刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h(yuǎn)程控制智能開關(guān)的通斷。
3)PC端軟件:每個(gè)設(shè)備狀態(tài)信息顯示,具有多個(gè)子界面,具有故障分析,用電能效分析、集中管理、個(gè)人中心資料管理、用戶報(bào)警定位跟蹤與信息統(tǒng)計(jì);具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備,可單獨(dú)控制每臺設(shè)備的開關(guān)!
2、DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
3、DQ27三相可調(diào)電阻(每組900Ω×2/0.41A)
4、DK03晶閘管主電路:供12只5A/1000V的晶閘管,每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)裝置,晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)(留有觸發(fā)脈沖輸入接口),可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。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。
5、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路提供三相觸發(fā)電路、功放電路,脈沖變壓器等,與"DK03"配套使用。
6、DK05晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路,KC05單相交流調(diào)壓,西門子TCA785集成觸發(fā)電路等。
7、DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)提供以下模塊:電流反饋與過流保護(hù)(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)等。
8、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn)提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新器件,可完成電力電子新器件特性實(shí)驗(yàn)。
9、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0.1~11.37?F,0~999kΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組;供電流調(diào)節(jié)器,速度調(diào)節(jié)器反饋回路使用,可靈活改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時(shí)間。
10、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)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(shí)驗(yàn)提供可調(diào)電源;一個(gè)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(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。
11、DK12變壓器實(shí)驗(yàn)提供三相芯式變壓器一個(gè)(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(jī)串級調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn);還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
12、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路,使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性。主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、PWM波形發(fā)生器。
(1)電源:為驅(qū)動(dòng)電路提供電源,包括±5V、+20V、±15V直流電源。
(2)驅(qū)動(dòng)電路:包括GTR、MOSFET、IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路提供PWM驅(qū)動(dòng)波形;可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)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 頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz~10KHz。
13、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(diǎn)教材王兆安,黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理,主要讓學(xué)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(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用。
成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:
1)SPWM波形成的過程;
2)交直交變頻電路在不同負(fù)載(電阻,電感)時(shí)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(dòng)芯片的工作特性。
14、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn):根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第五版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)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?赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚˙uck 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(shí)驗(yàn)。
15、DK06-1 電機(jī)調(diào)速控制電路(II)提供以下模塊:零電平檢測(DPZ)、轉(zhuǎn)矩極性鑒別(DPT)、邏輯控制(DLC)。
16、DQ07-1直流發(fā)電機(jī)(DC220V,240W,n=1500RPM)
17、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) (Un=DC220V , IN=1.1A , PN=185W , n=1500RPM ,絕緣等級E )
18、DQ11三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)(AC220V,接法 Y,轉(zhuǎn)速 1380RPM,功率100W ,電流0.6A,絕緣等級E)
19、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱提供0、2、5、15的三相繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。
20、DQ10三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) (380V,Y接法)
21、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(可供教師DSP學(xué)習(xí)研究或?qū)W生畢業(yè)設(shè)計(jì)使用)空間矢量脈寬調(diào)制-SVPWM,主要思想是把三相交流電機(jī)等效為直流電機(jī),然后跟蹤圓形磁場。SVPWM主要由:波形發(fā)生器,Chark變換,扇區(qū)判斷,Park變換,橋臂作用時(shí)間,比較器,插入死區(qū)等模塊組成。
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設(shè)計(jì)的高性能矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅(qū)動(dòng)模塊和24V開關(guān)電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器,三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),增量式光電編碼器,聯(lián)軸器,固定電機(jī)導(dǎo)軌等組成。
本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在線編程,通過XDS100V2 USB2.0仿真器在線仿真,提供源程序,可在線燒寫DSP程序。
22、SB 06實(shí)驗(yàn)連接線:根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn),配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線,強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線(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(xì)的多股線,達(dá)到超軟目的,外包丁晴聚氯乙烯絕緣層,具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn),插頭采用實(shí)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(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座,這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。
六、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(一)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(晶閘管)
1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2.鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
3.正弦波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
4.TCA785集成觸發(fā)電路
5.單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
6.單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
7.單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
8.三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
9.三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
10.三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
11.三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
12.單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
13.三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
(二) 現(xiàn)代電力電子器件部分
1.單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)
2.電力晶體管(GTR)特性實(shí)驗(yàn)
3.電力晶體管(GTR)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
4.功率場效應(yīng)管(MOSFET)特性實(shí)驗(yàn)
5.功率場效應(yīng)管(MOSFET)的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
6.絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)驗(yàn)
7.絕緣雙極型晶體管(IGBT)的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
(三)典型電力電子器件線路實(shí)驗(yàn)
1.單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路原理實(shí)驗(yàn)
2.直流斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路) (IGBT)
(四)直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)(直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng))
1.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試
2.單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
3.帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
4.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
5.邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(五)交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(交流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng))
1.雙閉環(huán)三相繞線異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
2.雙閉環(huán)三相繞線異步電機(jī)串極調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(六)基于DSP的三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)
七、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺清單
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺主要功能:進(jìn)行《電機(jī)學(xué)》、《電機(jī)與電氣控制》、《電力拖動(dòng)技術(shù)》、《機(jī)床電氣控制技術(shù)》等相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目:主要培養(yǎng)學(xué)生在電機(jī)與電氣控制線路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、電機(jī)維修等方面的專業(yè)
技能與能力;能開展電氣控制實(shí)訓(xùn)、電動(dòng)機(jī)實(shí)訓(xùn)、變壓器實(shí)訓(xùn)。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺面向?qū)I(yè): 機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)及其他工科專業(yè)。
職業(yè)能力:培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手與交流能力,同時(shí)可以為校內(nèi)外的機(jī)電設(shè)備調(diào)試、維修等提供技術(shù)支持,開展電機(jī)與控制內(nèi)容的社會服務(wù)。通過實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)學(xué)生的誠信品質(zhì)、敬業(yè)精神、團(tuán)隊(duì)精神、責(zé)任意識。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺主要用于完成《電機(jī)學(xué)》、《電機(jī)與電氣控制》、《電力拖動(dòng)技術(shù)》、《機(jī)床電氣控制技術(shù)》等專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)任務(wù),囊括了電力拖動(dòng)及電氣控制實(shí)驗(yàn)裝置包括電機(jī)學(xué)、電機(jī)拖動(dòng)、電力拖動(dòng)、半導(dǎo)體變流技術(shù)、直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、控制理論等幾個(gè)模塊。
(圖1:實(shí)驗(yàn)設(shè)備外形參考圖片,也可以根據(jù)學(xué)校要求定做)
(圖2:部分實(shí)驗(yàn)掛件2圖片展示)
二、特點(diǎn)
1、綜合性強(qiáng):本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2、適應(yīng)性強(qiáng):能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),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(xué)的進(jìn)程作有機(jī)的結(jié)合,裝置采用積木式結(jié)構(gòu),更換便捷,如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)驗(yàn),只需添加部件即可,永不淘汰。
3、整套性強(qiáng):從專用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專用導(dǎo)線配套齊全,配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配套。
4、直觀性強(qiáng):各實(shí)驗(yàn)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(hù)方便。
5、科學(xué)性強(qiáng):裝置占地面積少,節(jié)約實(shí)驗(yàn)用房,減少基建投資;配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計(jì),可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù);小電機(jī)耗電省,節(jié)約能源,實(shí)驗(yàn)噪聲小,整齊美觀,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富,設(shè)計(jì)合理,除了加深理論知識外還可結(jié)合實(shí)際開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
6、先進(jìn)性強(qiáng):本裝置著重從新器件高度來考慮,在保留了晶閘管實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對新器件有足夠的認(rèn)識和了解,緊跟時(shí)代步伐。
三、適用范圍:代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺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(dǎo)體變流技術(shù))"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機(jī)控制"、"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"及"控制理論"等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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:1600×800×1250cm3
五、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置的基本裝備:訓(xùn)平臺設(shè)備整體采用鈑金結(jié)構(gòu),四周采用圓弧設(shè)計(jì),兩面開智能門,配有智能散熱風(fēng)扇,配有接線單元區(qū)和電力電子實(shí)驗(yàn)板;整體采用亮白烤漆;柜體內(nèi)部設(shè)計(jì)有維修照明燈,各模塊及電源安裝板,維修時(shí)可直接取出模塊板,采用插拔式接線,要求采用醫(yī)療自助機(jī)柜模式結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)平臺底部配有重型萬向輪。
1、DK01電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),)
(1)交流電源(均帶有過流保護(hù)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:磁電源:220V(0.5A),具有輸出短路保護(hù)。
(3)指示及測量儀表
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;
2.真有效值交流數(shù)字電壓表一只:測量范圍0~500V,精度0.5級,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,精度0.5級,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0~500V,三位半數(shù)顯,輸入阻抗為10MΩ,精度0.5級,為調(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,為調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。
(4)人身安全保護(hù)體系
1)三相隔離變壓器一組:三相電源首先通過三相漏電保護(hù)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(jì)),對人身安全起到一定的保護(hù)作用。
2)電流型漏電保護(hù)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。
3)實(shí)驗(yàn)連接線及插座:強(qiáng)、弱電連接及插座分開,不能混插。
4)強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝,使用安全、可靠、防觸電。
(5)智能無線電源管理系統(tǒng):能無線電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護(hù)功能;電源具有一鍵鎖定功能,處理故障時(shí),防止漏電保護(hù)器合閘,造成觸電危險(xiǎn);電源具有故障鎖定功能,發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時(shí),不能人為上電,只能通過遠(yuǎn)程清除故障后,才能上電成功;能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機(jī)APP和PC端云平臺通訊,沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下,教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨(dú)立運(yùn)行。
1)智能終端:智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心,采用4.3寸彩色觸摸屏為人機(jī)交互界面,實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況,提供Zigbee、CAN等多種通信模式,具備語音播報(bào)功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)測三相電壓、電流、功率,功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù),液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室電源的故障類型和故障次數(shù);設(shè)備時(shí)間管理包含年月日時(shí)間的顯示;用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備,PC端進(jìn)行授權(quán)之后,設(shè)備可啟動(dòng)使用,PC端可分時(shí)預(yù)約設(shè)備的啟動(dòng)和停止!
2)手機(jī)APP:用電狀態(tài)界面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等;用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù),設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負(fù)載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時(shí)間值等。后臺查看報(bào)警日志、操作日志、故障日志等?刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h(yuǎn)程控制智能開關(guān)的通斷。
3)PC端軟件:每個(gè)設(shè)備狀態(tài)信息顯示,具有多個(gè)子界面,具有故障分析,用電能效分析、集中管理、個(gè)人中心資料管理、用戶報(bào)警定位跟蹤與信息統(tǒng)計(jì);具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備,可單獨(dú)控制每臺設(shè)備的開關(guān)!
2、DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
3、DQ27三相可調(diào)電阻(每組900Ω×2/0.41A)
4、DK03晶閘管主電路:供12只5A/1000V的晶閘管,每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)裝置,晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)(留有觸發(fā)脈沖輸入接口),可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。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。
5、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路提供三相觸發(fā)電路、功放電路,脈沖變壓器等,與"DK03"配套使用。
6、DK05晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路,KC05單相交流調(diào)壓,西門子TCA785集成觸發(fā)電路等。
7、DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)提供以下模塊:電流反饋與過流保護(hù)(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)等。
8、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn)提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新器件,可完成電力電子新器件特性實(shí)驗(yàn)。
9、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0.1~11.37?F,0~999kΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組;供電流調(diào)節(jié)器,速度調(diào)節(jié)器反饋回路使用,可靈活改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時(shí)間。
10、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)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(shí)驗(yàn)提供可調(diào)電源;一個(gè)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(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。
11、DK12變壓器實(shí)驗(yàn)提供三相芯式變壓器一個(gè)(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(jī)串級調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn);還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
12、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路,使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性。主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、PWM波形發(fā)生器。
(1)電源:為驅(qū)動(dòng)電路提供電源,包括±5V、+20V、±15V直流電源。
(2)驅(qū)動(dòng)電路:包括GTR、MOSFET、IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路提供PWM驅(qū)動(dòng)波形;可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)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 頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz~10KHz。
13、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(diǎn)教材王兆安,黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理,主要讓學(xué)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(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用。
成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:
1)SPWM波形成的過程;
2)交直交變頻電路在不同負(fù)載(電阻,電感)時(shí)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(dòng)芯片的工作特性。
14、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn):根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第五版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)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?赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚˙uck 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(shí)驗(yàn)。
15、DK06-1 電機(jī)調(diào)速控制電路(II)提供以下模塊:零電平檢測(DPZ)、轉(zhuǎn)矩極性鑒別(DPT)、邏輯控制(DLC)。
16、DQ07-1直流發(fā)電機(jī)(DC220V,240W,n=1500RPM)
17、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) (Un=DC220V , IN=1.1A , PN=185W , n=1500RPM ,絕緣等級E )
18、DQ11三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)(AC220V,接法 Y,轉(zhuǎn)速 1380RPM,功率100W ,電流0.6A,絕緣等級E)
19、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱提供0、2、5、15的三相繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。
20、DQ10三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) (380V,Y接法)
21、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(可供教師DSP學(xué)習(xí)研究或?qū)W生畢業(yè)設(shè)計(jì)使用)空間矢量脈寬調(diào)制-SVPWM,主要思想是把三相交流電機(jī)等效為直流電機(jī),然后跟蹤圓形磁場。SVPWM主要由:波形發(fā)生器,Chark變換,扇區(qū)判斷,Park變換,橋臂作用時(shí)間,比較器,插入死區(qū)等模塊組成。
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設(shè)計(jì)的高性能矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅(qū)動(dòng)模塊和24V開關(guān)電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器,三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),增量式光電編碼器,聯(lián)軸器,固定電機(jī)導(dǎo)軌等組成。
本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在線編程,通過XDS100V2 USB2.0仿真器在線仿真,提供源程序,可在線燒寫DSP程序。
22、SB 06實(shí)驗(yàn)連接線:根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn),配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線,強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線(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(xì)的多股線,達(dá)到超軟目的,外包丁晴聚氯乙烯絕緣層,具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn),插頭采用實(shí)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(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座,這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。
六、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(一)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(晶閘管)
1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2.鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
3.正弦波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
4.TCA785集成觸發(fā)電路
5.單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
6.單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
7.單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
8.三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
9.三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
10.三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
11.三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
12.單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
13.三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
(二) 現(xiàn)代電力電子器件部分
1.單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)
2.電力晶體管(GTR)特性實(shí)驗(yàn)
3.電力晶體管(GTR)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
4.功率場效應(yīng)管(MOSFET)特性實(shí)驗(yàn)
5.功率場效應(yīng)管(MOSFET)的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
6.絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)驗(yàn)
7.絕緣雙極型晶體管(IGBT)的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
(三)典型電力電子器件線路實(shí)驗(yàn)
1.單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路原理實(shí)驗(yàn)
2.直流斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路) (IGBT)
(四)直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)(直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng))
1.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試
2.單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
3.帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
4.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
5.邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(五)交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(交流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng))
1.雙閉環(huán)三相繞線異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
2.雙閉環(huán)三相繞線異步電機(jī)串極調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(六)基于DSP的三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)
七、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺清單
序號 | 編號 | 名 稱 | 數(shù)量 |
1 | DK01 | 電源控制屏 | 1件 |
2 | DQ03-1 | 電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | 1件 |
3 | DQ27 | 三相可調(diào)電阻(每組900Ω*2/0.41A) | 1件 |
4 | DK03 | 晶閘管主電路 | 1件 |
5 | DK04 | 三相晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
6 | DK05 | 晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
7 | DK06 | 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ) | 1件 |
8 | DK07 | 直流斬波實(shí)驗(yàn) | 1件 |
9 | DK09 | 新器件特性實(shí)驗(yàn) | 1件 |
10 | DK10 | 可調(diào)電阻、電容箱 | 1件 |
11 | DK11 | 單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載 | 1件 |
12 | DK12 | 變壓器實(shí)驗(yàn) | 1件 |
13 | DK13 | 功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱 | 1件 |
14 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 |
15 | DK06-1 | 電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)(Ⅱ) | 1件 |
16 | DQ07-1 | 直流發(fā)電機(jī)(240W) | 1臺 |
17 | DQ09 | 直流他(并)勵(lì)電動(dòng)機(jī)(185W) | 1臺 |
18 | DQ10 | 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) | 1臺 |
19 | DQ11 | 三相線繞式異步電動(dòng)機(jī) | 1臺 |
20 | GDQ12 | 線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱 | 1件 |
21 | DSP-1 | 基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調(diào)速系統(tǒng) | 1套 |
22 | 實(shí)驗(yàn)連接線 | 高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實(shí)驗(yàn)連接線及配件 | 1套 |
23 | 配套教學(xué)數(shù)字資源 |
1.在線教育課程開放平臺 2.輔助教學(xué)仿真3D正版軟件 1)電機(jī)與變壓器仿真教學(xué)軟件(正版3D軟件,有軟件著作權(quán),便于升級) 2)電力拖動(dòng)仿真教學(xué)軟件(正版3D軟件,有軟件著作權(quán),便于升級) 3)低壓電工作業(yè)培訓(xùn)( 包含用電安全與觸電急救)仿真教學(xué)軟件(正版3D軟件,有軟件著作權(quán),便于升級) |
(共1套) |
24 | 指導(dǎo)書 | 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 | 1套 |
25 | 學(xué)生凳子 | 提供鐵質(zhì)四腳方凳 | 2只 |