DBC-1 電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置

（設(shè)備參考圖片）

一、概述
“DBC-1型電力電子與電氣傳動(dòng)綜合實(shí)訓(xùn)裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》(第五版)(西安交通大學(xué)王兆安編著)、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學(xué)陳伯時(shí)編著)等實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國(guó)內(nèi)、外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，精心研制而成。在同類(lèi)產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性?xún)r(jià)比高。
二、特點(diǎn)
1、綜合性強(qiáng) 本裝置綜合了目前國(guó)內(nèi)各類(lèi)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(mǎn)足各類(lèi)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(kāi)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(zhuān)用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(shí)外還可結(jié)合實(shí)際開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
6、開(kāi)放性強(qiáng) 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(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)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(hù)等功能，各測(cè)量?jī)x表均有可靠的保護(hù)功能，使用安全可靠。由于整套裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，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(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造了條件。
7、先進(jìn)性強(qiáng) 本裝置著重從新器件高度來(lái)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(duì)新器件有足夠的認(rèn)識(shí)和了解，緊跟時(shí)代步伐。
三、適用范圍
本裝置涵蓋了各類(lèi)院校等所開(kāi)設(shè)的“電力電子技術(shù)(或稱(chēng)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(zhuān)業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
四、技術(shù)性能
1、輸入電源: 三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn) 380V±10％ 50HZ)
2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃　相對(duì)濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、外形尺寸：187×72×162 cm
五、裝置的基本配備
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(guò)流保護(hù)措施）
提供交流電源：三相交流電 380V/5A
三相交流電 220V/3A
（2）高壓直流電源
勵(lì)磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護(hù)。
（3）指針式儀表：
交流電壓表一只：可通過(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線(xiàn)電壓，精度1.0級(jí);
(4)數(shù)字式儀表
1）真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～500V,量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；
2）真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示等功能，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示；
3）直流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～500V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級(jí)；
4）直流數(shù)字毫安表一只：測(cè)量范圍為0～2000mA，三位半數(shù)顯，精度0.5級(jí)。
（6）人身安全保護(hù)體系
三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(guò)三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)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(duì)人身安全起到一定的保護(hù)作用。
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(guò)一定值，即切斷電源。
實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)及插座：強(qiáng)、弱電連接線(xiàn)及插座分開(kāi)，不能混插。強(qiáng)電連接線(xiàn)及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
(7)定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀
（8）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(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)有3芯插座，掛箱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。
　2、DK02實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)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(jiān)固，形狀似長(zhǎng)方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門(mén)，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(gè)寬敞舒適的工作臺(tái)面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(gè)固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。
3、DQ03-1不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速系統(tǒng)及智能數(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(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加信號(hào)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一只，正反偏，精度1.0。級(jí)帶鏡面直流電流表±2A，正反偏，精度1.0級(jí)一只。和平波電抗器一組（0，100mH，200mH，700mH）。
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 單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
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)電路及西門(mén)子TCA785集成觸發(fā)五種電路。
8、DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）
提供以下模塊：給定（帶數(shù)顯）、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換（FBS）、調(diào)節(jié)器II、反號(hào)器（AR）、電流變換（FBC）。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的比例增益由電位器調(diào)節(jié)。
9、DK06-1電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅱ）
提供以下模塊提供以下模塊：零電平檢測(cè)（DPZ）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。
10、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)》(第四版)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(zhuān)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)。
11、DK08給定及實(shí)驗(yàn)器件
提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管等。
12、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn)
提供SCR、GTO、MOSFET、IGBT、GTR新器件，與DK13配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。
13、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0.1～11.37µF，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。
14、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(pán)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。
15、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(jí)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。
16、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 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 和 GTO 的驅(qū)動(dòng)電路。其中 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路采用了專(zhuān)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(guò)頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過(guò)占空比電位器來(lái)調(diào)節(jié) PWM 波的占空比；頻率范圍分為 2 擋，通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)切換，高頻檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅(qū)動(dòng)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(dòng)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% 。
17、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育“九五”國(guó)家級(jí)重點(diǎn)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(jìn)行開(kāi)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(hào)的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用。能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：1、SPWM波形成的過(guò)程；2、交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感和電機(jī)）時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)電路工作波形的影響；3、IGBT管專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。
18、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)
可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：(1)全橋DC/DC變換電路實(shí)驗(yàn)；(2)雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)。
19、DK19半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專(zhuān)用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?？赏瓿?ldquo;開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測(cè)試”以及“電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出的影響”等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
19、DK22 單相調(diào)壓/調(diào)功電路
根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中采用由555時(shí)基電路和KC08組成觸發(fā)控制電路。
20、DQ07直流發(fā)電機(jī) （200V、1.1A、220W、1600r/min）
21、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) （185W，220V，1500r/min）
22、DQ11三相線(xiàn)繞式異步電動(dòng)機(jī)：220V/Y、0.6A、120W、1380r/min
23、GDQ12線(xiàn)繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱
提供0、2歐、5歐、15歐、35歐五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。
24、GDK28異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)
提供三菱FR-D720變頻器1只（0.4KW），外圍端子引出到面板，設(shè)有BOP操作板，及模擬調(diào)速電位器1只。
25、DQ10三相異步電動(dòng)機(jī)（380V/Y/220V/△） 1420r/min
26、DB06實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)：
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(xiàn)，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線(xiàn)（不存在任何觸電的可能），里面采用無(wú)氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線(xiàn)，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(xiàn)，兩種導(dǎo)線(xiàn)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、本裝置能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（一）電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（晶閘管部分）
1） 單結(jié)晶體管BT35觸發(fā)電路
2） 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路
3） 正弦波移相觸發(fā)電路
4） TCA785 集成觸發(fā)電路
5） 單相半波可控整流電路
6） 單相橋式半控整流電路
7） 單相橋式全控整流電路及有源逆變電路
8） 三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
9） 三相半波有源逆變電路
10） 三相橋式半控整流電路
11） 三相橋式全控整流及有源逆變電路
12） 單相交流調(diào)壓電路
13） 三相交流調(diào)壓電路
（二）電力電子器件特性實(shí)驗(yàn)
1） 晶閘管（SCR）特性實(shí)驗(yàn)
2） 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗(yàn)
3） 電力晶體管（GTR）的特性研究
4） 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測(cè)量
5） 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的驅(qū)動(dòng)電路研究（SG3525）
6） 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 的主要參數(shù)測(cè)量
7） 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)電路的研究（EXB841）
8） 雙向晶閘管特性研究
（三）電力電子器件典型線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)
1）單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實(shí)訓(xùn)
　 2）半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
　 3）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）　
（三）電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)部分
直流調(diào)速部分
1）晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試
3）轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)
4）電流單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)
5) 電壓、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)
6）轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)
7）邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)
交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
1）雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(SCR)；
2）雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串極調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(SCR)；
三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)
1）變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
2）變頻器報(bào)警與保護(hù)功能
3）外部端子點(diǎn)動(dòng)控制
4）變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)
5）多段速度選擇變頻調(diào)速
6）變頻器無(wú)級(jí)調(diào)速
7）基于外部模擬量（電壓/電流）控制方式的變頻調(diào)速
8）瞬時(shí)停電啟動(dòng)控制
七、裝置的配置清單：