電力電子及電氣傳動實(shí)驗(yàn)平臺

一、電力電子及電氣傳動實(shí)驗(yàn)平臺特點(diǎn)：
1、綜合性強(qiáng)：本裝置綜合了目前國內(nèi)各類院校電機(jī)及電氣類課程的全部實(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)，實(shí)驗(yàn)的深度與廣度可根據(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)地結(jié)合。裝置采用組件式結(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，不易淘汰。
3、整套性強(qiáng)：從儀器儀表、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)線等均配套齊全，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)行配置。
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；電氣控制實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)合理，除了加深理論知識外，還為學(xué)生走向社會打下良好的基礎(chǔ)；測量儀表采用指針式（帶超量程告警等）、數(shù)字式、智能化及人機(jī)對話等相結(jié)合，密切結(jié)合教學(xué)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行配置，使裝置測量手段現(xiàn)代化；設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
6、開放性強(qiáng)：控制屏供電隔離（浮地設(shè)計(jì)），并設(shè)有內(nèi)、外電壓型漏電保護(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，使用方便；各測量儀表均有保護(hù)功能。整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了條件，有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
二、電力電子及電氣傳動實(shí)驗(yàn)平臺技術(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℃)  海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重 量：350Kg
5、外形尺寸：1870×700×1580mm3

三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

（一）電力電子器件特性實(shí)驗(yàn)

1、單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)

2、可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實(shí)驗(yàn)

3、功率場效應(yīng)管(MOSFET)特性實(shí)驗(yàn)

4、電力晶體管(GTR)特性實(shí)驗(yàn)

5、絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)驗(yàn)

6、雙向晶閘管特性研究

(二)現(xiàn)代電力電子器件線路實(shí)驗(yàn)

1、全橋DC/DC 變換

2、單相SPWM交直交變頻原理

(三)現(xiàn)代控制理論的研究實(shí)驗(yàn)

（1）基于IGBT的比例積分（PI）調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)H橋可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

(四）直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)

1、認(rèn)識實(shí)驗(yàn)

2、復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)

3、并勵直流電動機(jī)實(shí)驗(yàn)

4、串勵直流電動機(jī)實(shí)驗(yàn)

（五）變壓器實(shí)驗(yàn)

1、單相變壓器：（測變比、空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、純電阻和阻感性負(fù)載實(shí)驗(yàn)）

2、三相變壓器實(shí)驗(yàn)（變比測量、空載實(shí)驗(yàn)、短路實(shí)驗(yàn)、負(fù)載特性）

3、三相變壓器的連接組和不對稱短路（三相連接組判別、Y/YO-12單相短路、Y/Y-12兩相短路、Y/YO零序阻抗測定）

4、單相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行（空載并聯(lián)、阻抗電壓相等的并聯(lián)、阻抗電壓不相等的并聯(lián)）

（六）異步電機(jī)實(shí)驗(yàn)

1、三相籠型異步電動機(jī)的工作特性（空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn)）

2、三相異步電動機(jī)的起動與調(diào)速（直接起動、Y-Δ起動、自耦變壓器降壓起動、轉(zhuǎn)子串電阻起動、 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速）

3、單相電容啟動異步電動機(jī)（空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn)）

4、單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)（空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn)）

（七）同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)

1、三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性（空載試驗(yàn)、三相短路試驗(yàn)、純電感負(fù)載試驗(yàn)、外特性、調(diào)節(jié)特性）

2、三相同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行（準(zhǔn)整步法和自整步法并網(wǎng)、并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的有功與無功調(diào)節(jié)、V形曲線）

3、三相同步電動機(jī)實(shí)驗(yàn)（異步起動、V形曲線、工作特性）

4、三相同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的測定（轉(zhuǎn)差法測定同步電抗Xd和Xq、反同步旋轉(zhuǎn)法測定負(fù)序電抗X-、單相電源測定零序電抗X0?、靜止法測定超瞬變同步電   抗Xd＂和Xq＂）

（八）電動機(jī)機(jī)械特性的測定

1、直流他勵電動機(jī)四象限機(jī)械特性：電動及回饋制動機(jī)械特性；電動及反接制動機(jī)械特性；能耗制動機(jī)械特性；

2、三相異步電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性：測定三相繞線異步電動機(jī)在電動運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性；測定三相繞線異步電動機(jī)再生發(fā)電制動機(jī)械特性；測定三相繞線異步電動機(jī)反接制動運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性

3、三相異步電機(jī)M-S曲線的測繪

（九） 繼電接觸控制與電力拖動（電氣控制）實(shí)驗(yàn)

1、三相異步電動機(jī)點(diǎn)動和自鎖控制線路實(shí)驗(yàn)；

2、三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路實(shí)驗(yàn)；

3、三相異步電動機(jī)Y/△降壓起動控制線路實(shí)驗(yàn)；

4、能耗制動控制實(shí)驗(yàn)；

5、兩臺三相異步電動機(jī)起動順序控制

6、三相線繞式異步電機(jī)起動控制線路

7、工作臺往返自動控制實(shí)驗(yàn)；

8、兩地控制線路

四、裝置的基本裝備：
1、DQ01電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)

（1）交流電源

提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調(diào)電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器（規(guī)格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點(diǎn))?？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護(hù)

技術(shù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護(hù)，克服了調(diào)換保險(xiǎn)絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓電壓。
（2）高壓直流電源兩路

提供220V(0.5A)勵磁電源及0～250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源(PWM電源內(nèi)設(shè)過流過壓保護(hù)功能等功能)各一組，并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開關(guān)。
（3）人身安全保護(hù)體系

設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出)，使輸出與電網(wǎng)隔離，對人身安全起到一定的保護(hù)作用；

設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器，如果實(shí)驗(yàn)中的線路有漏電現(xiàn)象，即能實(shí)施保護(hù)并切斷電源；

設(shè)有電流型漏電保護(hù)器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

強(qiáng)電連接線及插座，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。

（4）定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀（服務(wù)管理器）：具有設(shè)定時(shí)間、到時(shí)報(bào)警、切斷電源及記錄各（5）控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼鋼管，可掛儀表及實(shí)驗(yàn)部件。凹槽底部設(shè)有多個小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用?？刂破羶蓚?cè)設(shè)有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設(shè)有實(shí)驗(yàn)臺照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02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(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。
3、DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌、1024光電編碼器測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表

包括固定電機(jī)的導(dǎo)軌等。導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度好，互換性好，能保證電機(jī)與電機(jī)、電機(jī)與測功機(jī)之間連接的同心度不超過±5絲，電機(jī)運(yùn)行噪聲小，實(shí)驗(yàn)參數(shù)典型，能較好滿足實(shí)驗(yàn)要求。測速系統(tǒng)采用高精度光電編碼器測速系統(tǒng)，克服了用測速發(fā)電機(jī)測速線性度差，測量不精確等缺點(diǎn)。

4、DQ05三相組式變壓器（三只相同的單相變壓器組成，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07直流復(fù)勵發(fā)電機(jī)

（Un=DC200V，IN=0.5A，PN=100W，n=1600RPM/min，絕緣等級E ）

6、DQ08直流串勵電動機(jī)

額定電壓、額定電流、額定功率和額定轉(zhuǎn)速分別為220V、0.8A、120W、1400r/min

7、DQ09直流并（他）勵電動機(jī) （Un=DC220V，IN=1.1A，PN=185W，n=1500RPM，絕緣等級E ）

8、DQ10三相鼠籠式異步電動機(jī)（AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉(zhuǎn)速1420RPM，功率100W，電流0.5A，絕緣等級E）

9、DQ11三相線繞式異步電動機(jī)（AC220V，接法 Y，轉(zhuǎn)速1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）

10、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動與調(diào)速電阻箱

提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子起動、調(diào)速電阻一組。

11、DQ14三相同步電機(jī)

作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，PN（W）=170W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.45A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=14V，IfN（A）=1.2A，絕緣等級E級。

作為電動機(jī)使用時(shí)，PN（W）=90W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.35A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=10V，IfN（A）=0.8A，絕緣等級E級。

12、DQ15單相電容起動異步電動機(jī)

（AC220V，轉(zhuǎn)速 1400 RPM，功率90W ,電流1.45A，啟動電容35uF ，絕緣等級E）

13、DQ16單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)

Un=220V、IN=1.0A、PN（W）=120W、n=1420r/min

14、       DQ19校正直流測功機(jī)（220V、2.2A、 355W、1500r/min）

即可作電動機(jī)又可作測功機(jī)，做電動機(jī)使用時(shí)，可作為發(fā)電機(jī)的原動機(jī)，也可用于拖動電動機(jī)完成四象限測試；作測功機(jī)使用時(shí)，由于電機(jī)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，容量是被測電機(jī)的2～3倍，并經(jīng)精密儀器校正，能很好的完成被測電機(jī)的加載輸出轉(zhuǎn)矩的測試。

15、DQ22直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只)

直流數(shù)顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍0-300V。手動量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。

直流數(shù)顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。

直流數(shù)顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度為0.5級，具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。
16、DQ25單三相智能型功率、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M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計(jì)思路，同時(shí)配有PC監(jiān)控軟件來加強(qiáng)分析能力。能同時(shí)測量兩路單相功率P1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測量三相總功率）。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(fù)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(shí)查閱。
17、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)
18、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻)
19、DQ28三相可調(diào)電感器實(shí)驗(yàn)箱

每相均由一個127V/0.5A的固定電抗器和一個0～250V的自耦調(diào)壓器組成，既可作固定電感和可調(diào)電抗器使用，也可作自耦調(diào)壓器使用。
20、DQ29可調(diào)電阻器、電容器

提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。
21、DQ31波形測試及開關(guān)板

由變壓器的波形測試部分和兩個三刀雙擲開關(guān)、一個雙刀雙擲開關(guān)組成。
22、DQ32旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機(jī)勵磁電源

由并網(wǎng)用的三組相燈<黃、綠、紅各兩只>,一組并網(wǎng)開關(guān)和一組同步機(jī)勵磁電源<5～40v>組成。

23、DQ34 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率測量儀

可顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，及輸出機(jī)械功率。

24、DQ44數(shù)/模交流電流表

由三只數(shù)字交流電流表和一只指針式精密交流電流組成。 測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，四位數(shù)碼顯示。指針式精密交流電流表一只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應(yīng)的刻度線），測量范圍0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四檔，精度1.0級，直鍵開關(guān)切換，設(shè)有超量程指示，告警等功能。
25、DQ45數(shù)/模交流電壓表

由三只數(shù)字交流電壓表和一只指針式精密交流電流組成。 測量范圍0～450V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，四位數(shù)碼顯示。指針式精密交流電壓表一只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應(yīng)的刻度線），測量范圍0～500V，分10V、30V、100V、300V，500V五檔，精度1.0級，直鍵開關(guān)切換，設(shè)有超量程指示、告警等功能。

26、DQ39繼電接觸控制(一)

提供交流接觸器（線圈電壓220V）三只，熱繼電器一只，電子式時(shí)間繼電器（通電延時(shí)，工作電壓220V）一只，變壓器（220V/26V/6.3V）、整流電路、能耗制動電阻（10Ω/25W）各一組，帶燈按鈕（黃、綠、紅各一只）三只。面板上畫有器件的外形，并將各器件的工作端子引到面板上，供實(shí)驗(yàn)接線用，器件的工作狀態(tài)均有發(fā)光二極管指示。面板設(shè)有搖臂結(jié)構(gòu)，可看到具體器件并對可需要調(diào)節(jié)的器件進(jìn)行調(diào)節(jié)。

27、DQ39-1繼電接觸控制(二)

提供中間繼電器（線圈電壓220V）二只，熱繼電器一只，熔斷器三只，轉(zhuǎn)換開關(guān)三只，按鈕一只，行程開關(guān)四只，信號燈、保險(xiǎn)絲座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供實(shí)驗(yàn)接線用，中間繼電器及熱繼電器的工作狀態(tài)用發(fā)光二極管指示。

28、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（作為過壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管、24V電源及電感。

29、DK09新器件特性實(shí)驗(yàn)

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實(shí)驗(yàn)。

30、DK14單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育“九五"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。

31、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(shí)現(xiàn)對可逆直流他勵電機(jī)進(jìn)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(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行在給定的轉(zhuǎn)速下。

本實(shí)驗(yàn)箱可完成的實(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)。

32、護(hù)套槍插結(jié)構(gòu)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，接觸優(yōu)良。