TWDD-1型 电力电子手艺及电机控制实验装置
一、概述
“TWDD-1型电力电子手艺及电机控制实验装置”依据高等院校新统编课本《电力电子手艺》(第四版)(西安交通大学王兆安编著)、《电力拖动自动控制系统》（第三版）(上海大学陈伯时编著)等实验纲要的要求 ，吸收海内、外同类产品的优点 ，思量了实验室的现状和生长趋势 ，研制而成 。在同类产品中结构合理、功效完善、可靠性好、性价比高 。
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二、特点
1、综合性强 本装置综合了现在海内种种学校电力电子、半导体变流、交直流调速、交流变频、电机控制、控制理论等实验项目 。
2、顺应性强 能知足种种学校响应课程的实验教学 ，深度和广度可凭证需要作无邪调解 ，普及与提高可凭证教学的历程作有机的团结 ，装置接纳积木式结构 ，替换便捷 ，如需要扩展功效或开发新实验 ，只需添加部件即可 。
3、整套性强 从专用电源、电机及其它实验部件到实验毗连专用导线配套齐全 ，配套部件的性能、规格等均亲近团结实验的需要举行配套 。
4、直观性强 各实验挂件接纳脱离结构形式 ，组件面板示意、图线明确 ，各挂件使命明确 ，操作、维护利便 。
5、科学性强 装置占地面积少 ，节约实验用房 ，镌汰基建投资；配套的小电机均经特殊设计 ，可模拟中小型电机的特征和参数；小电机耗电省 ，节约能源 ，实验噪声小 ，整齐雅观 ，改善实验情形；实验内容富厚 ，设计合理 ，除了加深理论知识外还可团结现实开设设计性实验 。
6、开放性强 控制屏供电接纳三相隔离变压器隔离 ，并设有电压型泄电�；ぷ爸煤偷缌餍托沟绫；ぷ爸� ，确保操作者的清静；各电源输出均有监示及短路�；さ裙π� ，各丈量仪表均有可靠的�；すπ� ，使用清静可靠；控制屏还设有准时器兼报警纪录仪 ，为学生实验手艺的审核提供一个统一的标准 。由于整套装置经由全心设计 ，加上可靠的元器件质量及可靠的工艺作为包管 ，产品性能优良 ，所有这些均为开放性实验室 ，创立了条件 。
7、先进性强 本装置着重重新器件高度来思量 ，在保存了晶闸管实验的基础上 ，加入了新器件的特征、新器件的驱动以及典范的新器件应用的大宗现代电力电子手艺实验 ，让学生对新器件有足够的熟悉和相识 ，紧跟时代程序 。
三、适用规模
本装置涵盖了各高等院校等所开设的“电力电子手艺(或称半导体变流手艺)”、“直流调速”、“交流调速”、“电机控制”、“电力拖动自动控制系统”及“控制理论”等专业课程所要求的实验项目 。
四、手艺性能
1、输入电源: 三相四线(或三相五线 380V±10％ 50HZ)
2、事情情形: 温度-10℃－+40℃ 相对湿度＜85％（25℃） 海拨＜4000m
3、装置容量：＜1.5KVA
4、形状尺寸：187.3×72.5×162.2 cm3
五、装置的基本装备
1、DK01电源控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构 ，铝质面板）
（1）交流电源（均带有过流�；げ椒ィ�
提供交流电源：直流调速档为三相交流电 200V/3A
交流调速档为三相交流电 240V/3A
（2）高压直流电源
励磁电源：220V（0.5A） ，具有输出短路�；� 。
（3）数字式仪表
1．交流数字电压表：可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压 ，精度1.0级；
2．真有用值交流数字电压表一只：丈量规模0～500V ，量程自动判断、自动切换 ，精度0.5级 ，三位半数显 ，为交流调速系统提供电压指示；
3．真有用值交流数字电流表一只：丈量规模0～5A ，量程自动判断、自动切换 ，精度0.5级 ，三位半数显 ，具有超量程告警、指示及切断总电源功效 ，为调速系统提供电流的指示；
4．直流数字电压表一只：丈量规模0～300V ，三位半数显 ，输入阻抗为10MΩ ，精度0.5级 ，为可逆调速系统提供电压指示；
5．直流数字电流表一只：丈量规模为0～5A ，三位半数显 ，精度0.5级 ，具有超量程报警、指示、切断总电源等功效 ，为可逆调速系统提供电流指示 。
（4）人身清静�；は低�
三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相泄电�；て� ，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器 ，使输出与电网隔离（浮地设计） ，对人身清静起到�；ぷ饔� 。
电压型泄电�；て�1：对隔离变压器前的线路泛起的泄电征象举行�；� ，使控制屏内的接触器跳闸 ，切断电源 。
电压型泄电�；て�2：对隔离变压器后的线路及实验历程中的接线等泛起的泄电征象举行�；� ，发出报警信号并切断电源 ，确保人身清静 。
电流型泄电�；ぷ爸茫嚎刂破寥粲行沟缯飨� ，泄电流凌驾一定值 ，即切断电源 。
实验毗连线及插座：强、弱电毗连及插座脱离 ，不可混插 。强电毗连线及插座接纳全关闭工艺 ，使用清静、可靠、防触电 。
（5）实验治理器
具有设定实验时间、准时报警、切断电源等功效；还可以自动纪录与区分由于接线或操作过失所造成的泄电告警、仪表超量程告警等 。
（6）控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内 ，设有两根不锈钢管 ，可挂置实验部件 ，凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座 ， 挂件的供电由这些插座提供 �？刂破了缴栌械ハ嗳�220V电源插座及三相四极380V电源插座 ，还设有实验台照明用的40W日光灯一盏 。
2、DK02实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构 ，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构结实 ，形状似长方体关闭式结构 ，造形雅观大方；设有两个大抽屉、柜门 ，用于安排工具、存放挂件及资料等 。桌面用于装置电源控制屏并提供一个宽敞恬静的事情台面 。实验桌还设有四个万向轮和四个牢靠调理机构 ，便于移动和牢靠 ，有利于实验室的结构 。
3、DQ03－1不锈钢电机导轨、光码盘测速系统（日本欧姆龙1024光电编码器）及数显转速表
4、DQ27三相可调电阻（每组900Ω×2/0.41A）
5、DK03晶闸管主电路
提供12只5A/1000V的晶闸管 ，分成正、反桥两组 ，每只晶闸管均设有�；ぷ爸� ，正、反桥晶闸管可通过外加信号举行触发（留有触发脉冲输入接口） ，可完成设计性实验；设有带镜面细密指针式直流电压表±300V ，精度1.0级带镜面直流电流表±2A ，精度1.0级各一只清静波电抗器一组 。
6、DK04三相晶闸管触发电路
提供三相触发电路、功放电路等 ，与“DK03”配套使用 。
7、DK05晶闸管触发电路实验
提供单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路及单相并联逆变触发电路共五种触发电路 。
8、DK06电机调速控制实验（Ⅰ）
提供以下�？椋旱缌鞣聪煊牍鞅；ぃ‵BC+FA）、给定器（G）、转速变换器（FBS）、速率调理器（ASR）、反号器（AR）、电流调理器（ACR）、转矩极性判别（DPT）、零电平检测（DPZ）及逻辑控制器（DLC） 。
9、DK07直流斩波电路
主要由斩波器触发电路及斩波主电路两大部分组成 。
10、DK08给定及实验器件
提供应定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压�；ぴ� ，内部已连成三角形接法）、二极管、24V电源及电感 。
11、DK09新器件特征实验
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件 ，与DJK06配套使用 ，可测定其特征曲线；与DJK12配套使用 ，可完成电力电子新器件的驱动特征实验 。
12、DK10可调电阻、电容箱
提供耐压AC63V的可调电容三组 ，调理规模为0.1～11.37uF ，0～999KΩ十进制可调电阻两组 。
13、DK11单相调压与可调负载
提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器 ，为响应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～90Ω/1.3A（串联）或0～45Ω/2.6A（并联）瓷盘可调电阻 ，为响应的实验提供一个可调的阻性负载 。
14、DK12变压器实验
提供三相芯式变压器一个（该变压器有2套副边绕组 ，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V） ，用于异步电机串级调速实验和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验；还设有三相不控整流电路和逆变变压器各一组 。
15、DK13功率器件驱动电路实验箱
主要是为完成新器件特征实验提供驱动和�；さ缏� ，使学生相识电力电子新器件的驱动特征 。主要包括电源、驱动电路、PWM波形爆发器 。
（1）电源：为驱动电路提供电源 ，包括±5V、+20V、±15V直流电源 。
（2）驱动电路：包括MOSFET、IGBT、GTR和GTO的驱动电路 。其中IGBT的驱动电路接纳了专用芯片EXB841 。
（3）PWM波形爆发器：由SG3525为焦点的PWM波形爆发器主要为新器件驱动电路提供PWM驱动波形；可以通过频率调理旋钮举行频率调理；通过占空比电位器来调理PWM波的占空比；频率规模分为2挡 ，通过钮子开关切换 ，高频档是为MOSFET和IGBT驱动电路提供PWM波形 ，频率调理规模4KHz～10KHz；低频档是为GTR和GTO驱动电路提供PWM波形 ，频率调理规模400Hz～1KHz；占空比均能从0%调至100% 。
16、DK14单相交直交变频原理
凭证通俗高等教育“九五”重点课本 ，王兆安、黄俊主编的《电力电子手艺》(第四版)的相关内容举行开发 ，用于展示交直交变频原理 ，主要让学生相识SPWM正弦波脉宽调制信号的形成要领 ，相识IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用 。能完成如下实验项目：1、SPWM波形成的历程；2、交直交变频电路在差别负载（电阻 ，电感和电机）时的事情情形和波形 ，并研究事情频率对电路事情波形的影响；3、IGBT管专用集成驱动芯片的事情特征 。
17、DK15自控原理实验
提供稳压电源、交/直流数字电压表、低频函数信号爆发器、六位数显频率计、阶跃信号爆发器及典范的控制环节（比例环节、惯性环节、积分环节、超前滞后校正环节 ，还可以组成微分、延迟等种种电路）等 。
18、DK16自控原理实验
提供稳压电源、阶跃信号爆发器、典范的控制环节（比例环节、惯性环节、积分环节、超前滞后校正环节 ，还可以组成微分、延迟等种种电路）及自由布线区（以便自由组合实验线路举行实验）
19、DK17双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统
通过对四个桥臂上IGBT管的触发控制 ，来实现对可逆直流他励电机举行调速的目的 ，主要由三大部分组成 ，即主回路部分、控制电路部分和调理部分 。主回路由直流电源、四种IGBT管组成；控制回路部分由专用芯片爆发PWM脉冲波 ，PWM波脉冲爆发器爆发的四路控制脉冲 ，划分驱动四个桥臂的IGBT管；调理部分由两个PI调理器组成 ，并通过速率环、电流环组成的反响回路使电机的转速稳固运行在给定的转速下 。本实验箱可完成的实验项目有：（1）、全桥DC/DC变换电路实验（2）、双闭环可逆直流脉宽调速实验 。
20、DK18电机调速控制实验（Ⅱ）
提供以下�？椋捍シ⒀≡衿鳎═S）、绝对值放大器（GAB）、电流符号选择器（CSS）、电压调理器（AVR）、零速封闭器（DZS）及电压隔离器（TVD） 。与“DK06”配合使用完成“三闭环错位选触无环流可逆直流调速系统实验” 。
21、DK19半桥型开关稳压电源
提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路 ，主电路中的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路接纳专用PWM控制集成电路SG3525 ，接纳恒频脉宽调制控制计划 �？赏瓿伞翱氐缏吩诳酚氡栈废赂涸靥卣鞯牟馐浴币约啊暗缭吹缪共ǘ允涑龅挠跋臁钡仁笛槟谌� 。
22、DK20直流斩波实验
凭证西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子手艺》(第四版)中相关的直流斩波内容而设计的；提供组成直流斩波电路所需的元器件和接纳专用的PWM控制集成电路SG3525 �？赏瓿煽伪局薪笛拐恫ǖ缏罚˙uck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典范实验 。
23、DK21斩控式交流调压电路
凭证西安交大王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子手艺》(第四版)中相关的内容而设计的 ，接纳全控型器件IGBT管实现“斩控式交流调压实验” 。
24、DK22单相调压/调功电路
凭证西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的相关内容而设计的 ，实现
单相交流调压和交流调功的实验内容 。接纳的电力电子器件为双向晶闸管 ，在交流调压实验中接纳由双向触发二极管组成触发控制电路；在交流调功实验中接纳由555时基电路组成触发控制电路 。
25、DK23单端反激式隔脱离关电源
输入交流电压规模为50V～200V ，输出为三组直流电源 ，划分为+5V、5A；+12V、1A；-12V、1A ，在输入交流电压和直流输出负载转变时输出电压的转变率小于0.3% 。
26、DK24 PS-ZVS-PWM软开关手艺
主要包括H桥电路、控制电路和稳压反响电路 。用于展现移相零电压开关的电路结构和事情原理 。H桥电路有四只MOSFET管组成 ，控制电路接纳全桥软开关电源移相PWM控制芯片UCC3895和驱动芯片HIP4081 ，稳压反响电路由TL431等元件组成 。
27、DK25整流电路有源功率因数校正
主要有整流电路、升压变换器、控制电路三部分组成 �？刂频缏方幽晒β室蚴刂菩酒琔CC3817N和外围元器件组成,最大输出功率为100W（200V±5% ，0.5A） ，事情频率为100KHz 。接纳�？榛杓� ，通过适当的连线可以完成下列实验项目：
(1) 无滤波电容的整流电路带纯阻性负载的测试
(2) 有滤波电容的整流电路带纯阻性负载的测试
(3) 整流电路有源功率因数校正的测试
(4) 控制电路的波形测试 ，功率栅极控制信号视察
(5) 整流电路有源功率因数校正电路的性能测试
28、DK26单端电流反响他激式隔脱离关电源
接纳专用集成电路UC3844作PWM控制器 ，可直接驱动MOSFET功率场效应管 。通过与直流可调电源、负载的配合可展示电路原理 ，各点波形测试 ，输入电压和负载改变时的波形转变和性能测试等项目 。
29、DK27升、降压与复合斩波电路
通过PWM控制器与两个IGBT三极管 ，两个二极管的简朴联络 ，配以发电机、电念头的组合负荷 ，用双踪示波器能展示降压电路的第一象限电压-电流图 ，升压电路的第二象限电压-电流图 ，复合电路的第一、第二象限电压－电流图 。同时能展示以上三种状态下的续流、临界断流、断流时的电压、电流波形(改变输入电压、改变PWM脉宽、改变负荷电机力矩) 。并可简朴的联络成升、降压与复合电路 ，由于结构上的特点 ，实验还可演示斩波电路电机负荷能耗制动、回馈制动等的实验效果 。
30、DK28三相异步电机变频调速控制
针对现在工业用变频器只能对输入信号及输出的效果举行视察 ，无法得知其内部的详细事情历程的弱点 ，开发本实验装置 ，着重从“变频原理”出发 ，通过实验让学生相识整个变频的历程 。
提供三相正弦波脉宽调制（SPWM）、马鞍波（PWM）、三相空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）三种变频实验方法 ，面板上设有响应的测试点 ，可利便地用示波器举行视察 。别的 ，面板上设计有盘算机接口 ，可与盘算机联机举行实验 ，还留有可编程控制器（PLC）接口 。
31、DK29单相智能功率、功率因数表
由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单位设计尔成 ，通过键控、数显窗口实现人机对话功效控制模式 。软件上接纳RTOS设计思绪 ，同时配有PC监控软件来增强剖析能力 。能丈量电路的功率、功率因数 。功率丈量精度为1.0级 ，功率因数丈量规模0.3-1.0 ，电压电流量程为450V和5A ，能自动判别负载性子（感性显示“L” ，容性显示“C” ，纯电阻不显示） ，并可存储丈量数据 ，供随时查阅 。
32、DQ07-1直流发电机(220W)
33、DQ09直流并励电念头
34、DQ11三相线绕式异步电念头
35、DK30线绕式异步电机转子专用箱
36、DQ17单相电阻启动异步电念头
37、DQ20三相鼠笼异步电念头
38、实验毗连线：凭证差别实验项目的特点 ，配备两种差别的实验联接线 ，强电部分接纳高可靠护套结构手枪插毗连线（不保存任何触电的可能） ，内里接纳无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线 ，抵达超软目的 ，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层 ，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点 ，插头接纳实芯铜质件外衣铍轻铜弹片 ，接触清静可靠；弱电部分接纳弹性铍轻铜裸露结构联接线 ，两种导线都只能配合响应内孔的插座 ，这样大大提高了实验的清静及合理性 。
六、本装置能开设的实验项目（所列器材所有设置时）
（一）电力电子手艺实验项目
1．单结晶体管触发电路
2．正弦波同步移相触发电路实验
3．锯齿波同步移相触发电路实验
4．单相半波可控整流电路实验
5．单相桥式半控整流电路实验
6．单相桥式全控整流及有源逆变电路实验
7．三相半波可控整流电路实验
8．三相桥式半控整流电路实验
9．三相半波有源逆变电路实验
10．三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
11．单相并联逆变电路实验
12．单相交流调压电路实验
13．单相交流调功电路实验
14．三相交流调压电路实验
15．直流斩波电路原理实验
16．单向晶闸管（SCR）特征实验
17．可关断晶闸管（GTO）特征实验
18．功率场效应管（MOSFET）特征实验
19．电力晶体管（GTR）特征实验
20．绝缘双极型晶体管（IGBT）特征实验
21．可关断晶闸管（GTO）驱动与�；さ缏肥笛�
22．功率场效应管（MOSFET）驱动与�；さ缏肥笛�
23．电力晶体管（GTR）驱动与�；さ缏肥笛�
24．绝缘双极型晶体管（IGBT）驱动与�；さ缏肥笛�
（二）典范电力电子器件线路实验
1．单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验
2．全桥DC/DC变换电路实验
3．半桥型开关稳压电源的性能研究
4．单端反激式隔脱离关电源实验
5．单端电流反响他激式隔脱离关电源实验
6．直流斩波电路的性能研究（降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路）
7．升、降压与复合斩波电路实验
8．单相斩控式交流调压电路实验
9．整流电路有源功率因数校正实验
10．软开关手艺实验
（三）直流电机调速实验
1．晶闸管直流调速系统参数和环节特征的测定实验
2．晶闸管直流调速系统主要单位的调试
3．单闭环不可逆直流调速系统实验
4．双闭环不可逆直流调速系统实验
5．逻辑无环流可逆直流调速系统实验
6．三闭环错位选触无环流可逆直流调速系统实验
7．双闭环控制的直流脉宽调速系统（H桥、IGBT）
（四）变频原理实验
1．三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频原理实验
2．三相马鞍波（三次谐波注入）脉宽调制变频原理实验
3．三相空间电压矢量SVPWM变频原理实验
4．SPWM调制方法下V/F曲线测定
5．马鞍波调制方法下V/F曲线测定
6．空间电压矢量调制方法下V/F曲线测定
7．差别的变频模式下磁通轨迹视察实验
（五）交流电机调速系统实验
1．双闭环三相异步电机调压调速系统实验
2．双闭环三相异步电机串极调速系统实验
3．单相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统实验
4．三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频调速系统实验
——可联盘算机举行实验 ，还留有可编程控制器（PLC）接口
5．三相马鞍波脉宽调制变频调速系统实验
——可联盘算机举行实验 ，还留有可编程控制器（PLC）接口
6．三相空间电压矢量SVPWM变频调速系统实验
——可联盘算机举行实验 ，还留有可编程控制器（PLC）接口
(六) 自控原理实验项目
1．控制系统典范环节的模拟
2．一阶系统的时域响应及参数测定
3．二阶系统的瞬态响应剖析
4．三阶系统的瞬态响应及稳固性剖析
5．PID控制器的动态性能
6．控制系统的动态校正
7．典范环节频率特征的测试
8．线性系统频率特征的测试
9．信号的采样与恢复
10．典范的非线性环节的模拟
11．非线性系统的相平面剖析
注：*为基本设置选择项 ，其他项目凭证学校需要完成的实验内容自行选择 。
沪公网安备: 31011202011929号