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电力电子与电气传动实验系统建设方案

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(一)采用GLDDSX-1电力电子及电气传动实验系统的配置清单

序号

内    容

规格

数量

备注

1

电源控制屏

DDS01

1


2

三相晶闸管主电路

DDS02

1


3

晶闸管触发电路及电流变换过流、给定

DDS03

1


4

速度变换器、速度和电流调节器、倒相器、零速封锁器

DDS04

1


5

电压检测、零电流检测和逻辑控制器

DDS05

1


6

直流斩波器主电路及触发器

DDS10

1


7

单结晶体管、正弦波、锯齿波同相移步触发电路

DDS11

1


8

单相并联逆变电路、单相交流调压电路

DDS12

1


9

可变电容挂箱

DDS15

1


10

自关断电力电子器件实验箱(GTR/MOSFET/IGBT)

DDS16

1


11

SPWM(正弦波脉宽调制)变频调速实验箱

DDS17

1


12

SVPWM(空间电压矢量脉宽调制)变频调速实验箱

DDS18

1


13

双闭环直流可逆PWM(H桥可逆)调速系统实验箱

DDS19

1


14

PFC功率因数校正实验箱

DDS30

1


15

Buck和Buck-Boost电路实验箱

DDS31

1


16

Boost和Cuk电路实验箱

DDS32

1


17

全桥半桥电路实验箱

DDS33

1


18

移相全桥零电压开关电路实验箱

DDS34

1


19

准谐振软开关电路实验箱

DDS35

1


20

单相交流斩控调压和SPWM变频调速电路实验箱

DDS37

1


21

220V直流稳压电源(抽屉式)

DT02

1


22

励磁电源(直流电机、同步电机)

DT03

1


23

直流电机调节电阻(抽屉式)

DT04

1


24

绕线式电机启动电阻

DT05

1


25

电机导轨及涡流测功系统

DT06

1


26

转矩及转速测试与显示挂箱

DT09

1


27

电机导轨及测速系统

DT06B

1

与DT06/DT09二选一

28

智能直流电压电流表

DT14

1


29

智能交流电压、电流表

DT15

1


30

多功能交流仪表(可以在交流电流、电压、功率因数、功率表之间切换)

DT16

1


31

三相可调电阻(0.41A, 0—900W)

DT20

1


32

三相可调电阻(1.3A, 0—90W)

DT21

1


33

三相可调电抗

DT22

1


34

三相可变电容

DT23

1


35

整步表及旋转指示灯

DT24

1


36

波形测试及开关板

DT25

1


37

并车开关

DT26

1


38

旋转指示灯及开关

DT27

1


39

继电接触控制箱一

DT31

1


40

继电接触控制箱二

DT32

1


41

三相组式变压器

DT40

1


42

三相芯式变压器

DT41

1


43

复励直流发电机

D13

1


44

串励直流电动机

D14

1


45

三相绕线异步电动机

D15

1


46

三相同步电机

D16

1


47

并励直流电动机

D17

1


48

三相笼型异步电动机

D21

1


49

单相电阻起动异步电动机

D22

1


50

单相电容起动异步电动机

D23

1


51

单相电容运转异步电动机

D24

1


52

双速异步电动机

D25

1


53

80W直流电动机

D26

1


54

实验桌

——

1


55

高性能实验导线及配件        

——

1


(二)产品介绍

GLDDSX-1型电力电子及电气传动实验系统是本公司和浙江大学电气工程学院应用电子系和电机及控制研究所的专家一起开发而推出的新款教学实验设备。

该系统吸收了国内同类产品的优点,并结合电机学、电机调速、电力电子技术等实验教学的最新发展。在该设备上可以完成《电机学》、《电机拖动》、《电机控制》、《电力电子技术》、《继电控制》、《电力拖动自动控制系统》等多门学科。

图片05.jpg

一、产品特点

1、 系统具有兼容电机学、电力拖动自动控制、半导体变流技术、电力电子技术等实验的功能,实验内容即全面又新颖。

2、 有完善、可靠的人身安全保护体系。输入电源采用隔离变压器隔离保护,浮地设计;隔离变压器原边采用电流型漏电保护装置;副边采用电压型漏电保护装置,独特的线路设计能同时兼顾电机启动和短路保护的要求。系统还具有计算机辅助教学功能,使实验系统更适合开放实验室的要求,从而提高实验者的动手能力。

3、 有可靠的设备保护体系。系统中的仪表、电源等都具有过载保护功能;跟主控制屏配合保护工作,进线还具有缺相指示及相序保护功能。同时,针对电力电子、电机调速和电机拖动实验对于三相四线电源的要求,控制屏设置了过压保护功能,使三相可调输出电压限制在所需范围以内,对设备的安全工作起到保障作用。

4、 特殊的控制电路使转矩、转速测试系统能测量交流电机M-S曲线的非稳定区域。

5、 系统采用高精度智能化数据测量,实验仪表可以配备模拟指针式、数字式、智能式等多种形式,具有计算机控制管理功能,并具有极高的过载能力。

二、技术指标及要求

1、 工作电源:三相四线(或三相五线)380V±5%、频率50Hz;

2、 输入电源功率:<1.5k VA;

3、 外形尺寸:长(1800)×宽(700)×高(1580) 单位(mm);

4、 绝缘电阻:>5MΩ;

5、 电机容量:<200W;

6、 工作环境: 环境温度:-5℃~40℃;

相对湿度: < 75%(25℃)。

三、各部件介绍

1、电源控制屏DDS 01 

(1) GLDDSX-1型电力电子及电气传动实验装置主控制屏DDS01提供整台实验装置所需的各种电源。

(2) 提供单、三相交流可调电源,具有三相同轴联调功能,以保证三相电源平衡输出(调压范围三相0~240V可调,线电压0~420V)。

(3) 三相电源具有过流保护功能,切断电源输出同时发出过流告警指示,复位后方可重新启动。针对实验设备的特点,增加了智能过流保护功能,智能判断电机的启动电流和瞬时短路现象。合理进行系统的联机保护。

(4) 系统的电源具有符合国家电气安全标准的人身安全保护装置,有电流型漏电保护功能,在隔离变压器原边如有漏电现象发生(30mA电流,真正意义上触电),保护系统在0.1s内工作,以确保人身安全。系统在漏电现象解除复位后方可重新启动。

(5) 实验屏还具有隔离变压器的浮地设计,使实验电源与电网真正隔离。在隔离变压器副边还具有电压型漏电保护功能,如有漏电现象发生,主控制屏及时动作并切断主电源,同时发出漏电告警信号。

(6) 主控制屏采用护套型接线柱,并配以护套型接线导线,使实验更加安全可靠。

(7) 通过选择开关可控制主控制屏三相交流电源输出大小,有220V和380V两档,以方便电力电子及电机实验的选择。若输出电压调节超过选择范围,该系统会进行过压保护。

(8) 主控制屏中设有断相指示功能,系统如有缺相现象,则相应的输出LED告警指示。

(9) DDS01具有相序保护功能,若系统进线不符合标准输入,则相序指示灯点亮,不能正常工作,经改变输入的电源相序后方可正常工作。

(10) 具有告警记录仪,可记录学生的误操作次数。

(11) 主控制屏输出留有RS232串口通信接口,具有通信功能的部件单元通过RS232串口可和数据管理器或计算机相连。

(12) 主控制屏还提供荧光灯照明和荧光灯输出插座,以及三相、单相电源插座,方便实验使用。此外屏内还留有7芯、8芯、3芯等电源与信号插座,供各挂箱使用。

2、晶闸管电路实验挂箱DDS 02

(1) DDS02实验挂箱主要承担晶闸管变流技术和晶闸管调速实验项目。工作电源220V,使用时由主控制屏供电。

(2) 该实验挂箱配置了12只晶闸管,6只整流二极管。其中6只晶闸管已按2只一组串接排列成三列,可以很方便的接成单、三相全控桥接法;另6只晶闸管则各自分散独立,可以按需要自由组合成各种电路。

(3) 实验挂箱内还配置有一个续流二极管;一个“RC”阻容吸收电路,用以吸收浪涌电压和电流,保护主电路晶闸管;

(4) 一个有五个选择档位的1200mH的大电感;一只专用电缆接口,用于连接DDS 03实验挂箱内的晶闸管触发信号。

(5) 此外,还有12只发光二极管指示灯,分别指示两组触发脉冲的有无;另有12只发光二极管指示灯,分别指示两组熔断器的通断情况。使用者一目了然,非常方便。

(6) DDS02上晶闸管的触发脉冲的输入采用专业的数据通信电缆和DDS03联接。

(7) 为方便使用,该实验箱采用了铰链结构形式,将面板上的滚花螺丝拆开即可以方便的进行内部观测和系统维护。

3、晶闸管触发电路实验挂箱DDS 03

(1) DDS 03型实验挂箱主要是为三相电路类实验提供触发脉冲之用。工作时通过8芯专用插座和主控制屏连接,钥匙开关合上即进入工作状态。

(2) 该实验挂箱可输出正、反二组脉冲,但两组脉冲不可同时工作,应该互锁工作。既可输出单窄、双窄脉冲,也可输出宽脉冲,可用“脉冲选择”开关选择。有一专用电缆接口和DDS 02型实验挂箱连接,用以输出脉冲和其它电信号。

(3) “同步电源观察孔”可用示波器观察电源的相位同步情况。“锯齿波斜率调节与观察孔”可用于调节a、b、c三相的锯齿波斜率,调节相应的电位器,可改变锯齿波斜率的大小,使三相锯齿波斜率一致。

(4) “脉冲观察孔”可用示波器观察单、双窄脉冲。正常情况下,它们的大小幅度应一致,并且互相间隔60°。二组脉冲分别各有6只按键开关,每只按键均可接通或断开脉冲信号,可以方便的模拟脉冲缺失现象,为实验创造条件。

(5) “电压给定器”主要是提供移相控制电压。RP1调节正给定电压;RP2调节负给定电压;S1为正负给定电压选择开关;S2为“0”伏和“±给定”电压输出选择开关,可根据电路具体要求确定。

(6) “脉冲放大控制”用于控制脉冲信号的输出。若要正组脉冲输出,只需用导线将Ublf端口对地连接即可;若要反组脉冲输出,只需用导线将Ublr端口对地连接即可。

(7) “FBC+FA(电流反馈与过流保护)”主要用于电机调速方面。该单元电路有两种功能,1)检测电流反馈信号;2)及时发出过流信号。

(8) DDS03上晶闸管的触发脉冲的输入采用专业的数据通信电缆和DDS02联接。

(9) 为方便使用,该实验箱采用了铰链结构形式,将面板上的滚花螺丝拆开即可以方便的进行内部观测和系统维护。

4、速度(电压)、电流调节器、零速封锁挂箱DDS 04

(1) 提供速度(电压)调节器、电流调节器和零速封锁器。

(2) 提供速度变换器,以取得转速信号。并提供反号器。

(3) 工作电源220V。

5、转矩检测、零电流检测和逻辑控制器DDS 05

(1) 提供转矩极性鉴别器和零电流检测器。并提供逻辑控制器,用于直流逻辑无环流调速实验。

(2) 提供一个直流数字电压显示仪表,0.5级精度,可外接输入。

(3) 工作电源220V。

6、直流斩波器DDS 10

(1) 主要完成传统晶闸管系统直流斩波电路实验。由主电路和斩波触发电路两部分组成。

(2) 根据实际实验要求可接入直流电机负载来进行斩波调速实验。

(3) 工作电源220V。

7、锯齿波同步触发电路实验挂箱DDS 11

(1) 主要由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三个分立电路构成。

(2) 各电路的同步电源通过挂箱左上方的同步变压器原边绕组接线柱接入,并通过“触发选择开关”来选择。

(3) 各电路工作通过各自电路中的相应开关和调节相位电位器来进行工作,脉冲信号可配合晶闸管主电路挂箱(DDS02)进行单相电路实验。

(4) 工作电源220V。

8、单相交流调压触发电路实验挂箱DDS 12

(1) 提供单相交流调压触发电路,该电路为反并联晶闸管电路的相控电路,采用KC05集成触发器来实现。配合晶闸管主电路挂箱(DDS02)来完成实验。

(2) 提供单相并联逆变器触发电路,并提供主电路所需的逆变变压器和电抗器。

(3) 工作电源220V。

9、电力电子自关断器件特性与驱动电路挂箱DDS 16

(1) 该实验挂箱可承担三类电力电子器件的特性实验:GTR、功率MOSFET、IGBT。

(2) 可完成实验项目

1、GTR特性及其驱动电路研究

1) 输入特性曲线IB=f(VBE)、输出特性曲线IC=f(VCE)关系曲线绘制;

2) 驱动电路的输入与输出波形与延迟时间测试(光耦隔离);

3) 负载、RCD缓冲电路、基极负偏压、基极电阻对GTR开关特性的影响(纯阻性、感性负载);

4) 基极电流观测。

2、功率MOS管特性及其驱动电路研究

1)栅极开启阀值电压(VGS(TH))测试;

2)转移特性曲线ID=f(VGS)与gm-VGS关系曲线绘制;

3)导通电阻RDS(ON)测试与输出特性曲线ID=f(VDS)、反向输出特性曲线ID=f(VSD)绘制;

4)驱动电路的输入与输出波形与延迟时间测试(磁隔离、光耦隔离);

5)负载对MOS管开关特性的影响(纯阻性、感性负载);

6)RCD缓冲电路、栅极负偏压、栅极电阻对MOS管开关特性的影响;

7)栅源极电容冲放电电流观测。

3、IGBT特性及其驱动电路研究

1) 栅极开启阀值电压(VGE(TH))、转移特性曲线IC=f(VGE)、输出特性曲线IC=f(VCE)测试;

2) M57959L集成驱动电路的应用;

输入/输出延时、保护输出光耦延时、过流关断、过流阀值、关断负栅压、过流保护性能测试。

3) 负载对IGBT开关特性的影响(纯阻性、感性负载);

4) RCD缓冲电路、栅极负偏压、对IGBT开关特性的影响;

(3)主要技术参数:

1、555 PWM电路

   工作频率:1.5kHz/15kHz;         占空比调节范围:15%~90%;

2、额定输入交流电源电压:  220V±10%;

   主电源电压:0~20V、2A;          控制电源电压:0V~15V;

 负载:电阻 10Ω~210Ω(10Ω+200Ω);    电感:1mH。

10、 Boost  APFC与UC 3854 电路实验挂箱DDS 30

(1) 该实验挂箱主要承担功率因数校正研究实验项目,可以进行无源功率因数校正研究实验和有源功率因数校正研究实验。

(2) 可完成实验项目

1、 功率因数校正时交流输入功率因数检测

2、 无源功率因数校正研究

3、 APFC  IC UC3854应用研究

PWM输出波形频率调节研究;电压反馈控制研究;电流反馈控制研究;起停控制研究;软起动控制研究;PWM输出波形检测研究。

4、Boost  APFC电路研究

1)Boost  APFC电路工作时,输入交流电压与输入交流电流波形检测以及功率因数检测;

2)工作频率改变对功率因数校正的互动影响研究;

3)输出电压改变对功率因数校正的关系研究;

4)负载改变对功率因数校正的关系研究;

5)工作频率和主电路L的匹配研究以及对功率因数校正的相互关系影响研究。

(3) 主要技术参数:

1、工作频率:20kHz~35kHz~50kHz;

2、占空比调节范围:15%~62.5%;

3、额定输入交流电源电压:220V±10%;

   输入直流电压:30V;       输出直流电压:35V~80V;

4、负载: 510Ω~1.02kΩ(510Ω+510Ω);

5、软起动时间:1s、5s。

11、Buck  Buck-Boost电路实验挂箱DDS 31

(1) 该实验挂箱可承担两个实验项目:直流斩波电路(Buck变换器)实验和直流斩波电路(Buck-Boost变换器)实验。

(2) 可完成实验项目

1、555 PWM产生及光耦隔离与MOS驱动电路应用研究

占空比调节;频率调节;光耦隔离与驱动的延时现象。

2、Buck电路拓扑研究

   1) 电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2) 电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下各电压、电流波形观测;

   3) 电感量、负载电流及工作频率对电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式的影响;

   4) LC滤波器的影响。

3、Buck-Boost电路拓扑研究

  1) 电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2) 电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下各电压、电流波形观测;

   3) 电感量、负载电流及工作频率对电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式的影响;

   4) LC滤波器的影响。

(3)主要技术参数:

1、555 PWM产生及光耦隔离与MOS驱动电路

   工作频率:15kHz/30kHz;  占空比调节范围:15%~72.5%;

2、Buck电路拓扑

   额定输入交流电源电压:220V±10%;

负载:50Ω~100Ω;

   输入直流电压:30V;      输出直流电压:5V~22V;

3、Buck-Boost电路拓扑研究

额定输入交流电源电压:220V±10%;

负载:510Ω~1.02kΩ(510Ω+510Ω);

   输入直流电压:30V;      输出直流电压:5V~80V。

12、Boost  Cuk电路实验箱DDS 32

(1)实验项目

该实验挂箱可承担两个实验项目:直流斩波电路(Boost变换器)实验和直流斩波电路(Cuck变换器)实验以及芯片UC3842应用研究。

(2)可完成实验项目

1、电流控制型 PWM IC UC3842应用研究

PWM输出波形占空比调节;PWM输出波形频率调节;过流限制;PWM输出波形观测。

2、Boost电路拓扑研究

   1)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下各电压、电流波形观测;

   3)电感量、负载电流及工作频率对电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式的影响;

   4)LC滤波器的影响;

5)DRC缓冲电路作用研究。

3、Cuk电路拓扑研究

  1)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下各电压、电流波形观测;

   3)电感量、负载电流及工作频率对电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式的影响;

   4)LC滤波器的影响;DRC缓冲电路作用研究。

4、电流控制型Boost稳压电源研究

   负载调整率测试(电压调整率测试)。

5、电流控制型Cuk稳压电源研究

   负载调整率测试(电压调整率测试)。

(3)主要技术参数

1、电流控制型 PWM IC UC3842应用电路

   工作频率:10kHz~30kHz;占空比调节范围:15%~62.5%。

2、Boost电路拓扑

   额定输入交流电源电压: 220V±10%;  输入直流电压:30V;

   输出直流电压:35V~80V;负载:510Ω~1.02kΩ(510Ω+510Ω)。

3、Cuk电路拓扑研究

额定输入交流电源电压:220V±10%   输入直流电压:30V;

    输出直流电压:5V~50V;  负载:200Ω~400Ω(200Ω+200Ω)。

13、 “半桥、全桥电路”实验挂箱DDS 33

(1)实验项目

该实验挂箱可承担两个实验项目:半桥电路实验和全桥电路实验以及芯片UC3825应用研究。

(2)可完成实验项目

1、PWM IC UC3825应用研究

PWM输出波形占空比调节; PWM输出波形观测。

2、半桥电路拓扑与稳压电源研究

   1)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下各电压、电流波形观测;

   3)负载对电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式的影响;

   4)负载调整率测试(电压调整率测试)。

3、全桥电路拓扑与稳压电源研究

   1)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2)电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式下各电压、电流波形观测;

   3)负载对电流连续(CCM)、临界与断续(DCM)三种工作模式的影响;

       4)负载调整率测试(电压调整率测试)。

(3)主要技术参数:

1、PWM IC UC3825应用电路

   工作频率:40kHz;    占空比调节范围:10%~80%。

2、半桥电路拓扑

   额定输入交流电源电压:220V±10%;   输入直流电压:80V;

   输出直流电压:65V~100V;  负载:1kΩ、2kΩ、4.7kΩ、8.2Ω。

3、全桥电路拓扑研究

额定输入交流电源电压:220V±10%;  输入直流电压:40V;

   输出直流电压:65V~100V;  负载:75Ω~150Ω(75Ω+75Ω)。

4、输出功率:<20W

14、 “移相全桥电路”实验挂箱DDS 34

(1)实验项目

该实验挂箱可承担以下实验项目:移相全桥电路实验以及芯片UC3875应用研究。

(2)可完成实验项目

1、PWM IC UC3875应用研究

PWM输出波形移相调节;PWM输出波形频率调节观测。

2、移相全桥电路拓扑与稳压电源研究

   1)输入电压、占空比与输出电压关系式与拓扑工作原理验证;

   2)电路各电压、电流波形观测与开关管零电压开通与零电压关断验证;

   3)电压占空比丢失观测;

   4)负载、频率对超前桥臂与滞后桥臂实现零电压条件研究;

   5)负载对电压占空比丢失研究;频率对电压占空比丢失研究;

   6)负载调整率测试(电压调整率测试)。

(3)主要技术参数:

1、PWM IC UC3875应用电路

   工作频率:45kHz—55kHz;  移相调节范围:20%~80%。

2、移相全桥电路拓扑研究

额定输入交流电源电压:220V±10%;  输入直流电压:80V;

   输出直流电压:30V~50V;    输出功率:<20W。

15、 “准谐振软开关电路”实验挂箱DDS 35

(1)实验项目

该实验挂箱可承担两个实验项目:Buck ZCS电路实验和Boost ZVS电路实验以及芯片UC3861应用研究。

(2)可完成实验项目

1、PWM IC UC3861应用研究

PWM输出波形占空比调节;PWM输出波形观测。

2、PWM IC UC3865应用研究

PWM输出波形占空比调节;PWM输出波形观测。

3、Buck ZCS电路拓扑与稳压电源研究

   1)输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2)Buck ZCS电路拓扑定宽调频工作原理研究;

   3)输出电压对Buck电路实现ZCS(零电流开关)定宽调频的影响。

4、Boost ZVS电路拓扑与稳压电源研究

   1)输入电压、占空比与输出电压关系式验证;

   2)Boost ZVS电路拓扑定宽调频工作原理研究;

   3)输出电压对Boost电路实现ZVS(零电压开关)定宽调频的影响。

(3)主要技术参数:

1、PWM IC UC3861应用电路

   工作频率:80kHz—100kHz;   占空比调节范围:10%~80%。

2、PWM IC UC3865应用电路

   工作频率:80kHz—100kHz;   占空比调节范围:10%~60%。

3、Buck ZCS电路拓扑

   额定输入交流电源电压:220V±10%;   输入直流电压:80V;

   输出直流电压:30V~50V。

4、Boost ZVS路拓扑研究

额定输入交流电源电压:220V±10%;  输入直流电压:80V;

   输出直流电压:100V~120V。

5、输出功率:<20W

16、单相正弦波SPWM逆变实验挂箱DDS37

(1) 该实验挂箱包括两个实验项目,单相正弦波逆变电源(SPWM)研究和单相交流斩控调压实验。

(2) 可完成实验项目

    1、单相交流斩控调压电路研究

1) PWM控制电路输出波形观测;

2) 单相斩控交流输出PWM电压观测;

3) 单相斩控交流输出电流、电压调节与观测。

2、单相SPWM逆变电路研究

1) 控制电路三角波、正弦波、SPWM波、及分相与死区控制驱动波形观测;

2) 主电路SPWM电压波形、电流波形、RC滤波后输出正弦波观测;

3) 调制波正弦波频率调节对逆变输出正弦波频率影响;

4) 调制波正弦波幅度调节(幅度调制比)对逆变输出正弦波频率影响;

5) 载波三角波频率调节(频率调制比)对逆变输出正弦波谐波影响;

6) 负载对SPWM电压波形、电流波形的影响(纯阻性、感性负载)。

(3) 主要技术参数

调制波正弦波频率:40Hz~60Hz;  载波三角波频率:2kHz~3kHz;

额定输入交流电源电压:220V±10;  

负载:纯阻性900Ω,感性:电阻450Ω+电感1H。

17、SPWM正弦脉宽调制变频调速实验挂箱DDS17

采用自关断器件的正弦脉宽调制(SPWM)变频调速是当今变频调速技术的主流,也是《电机控制》、 《交流调速》等课程的主要学习内容。

(1)产品性能

SPWM(正弦脉宽调制)变频调速实验装置除具备一般变频器的多项功能外,还特别能满足课程的教学实验要求,主要是:

1) 够进行多种调制方式的研究,如异步调制,同步调制,混合调制(分段同步调制)。

2) 能反映最基本的SPWM生成机理――自然采样法,可通过普通双踪示波器直观再现正弦调制波与三角载波相交产生SPWM波的过程。

3) 考虑到学生实验可能的误操作,装置具有良好的保护功能,运行的可靠性,维修的简便性。

4) 采用微机实现灵活的全数字控制,使装置有较高的性能价格比。是电机控制实验装置的功能扩展。

(2) 实验内容

1) 用SPWM变频器拖动三相异步电动机实现变频调速运行。

2) 改变调制方式(同步、异步、混合调制),观测变频器调制波形,不同

负载(空载、满载)下输出电压、电流波形(即电机端部线电压、线

电流波形)。

3) 改变V/F曲线,观察变频器在不同低频补偿条件下低速运行情况。

4) 改变加速时间,观察加速过程。

(3) 挂箱主要内容

1)提供变频器主电路,由三相整流桥、滤波、电流采样及三相逆变桥组成。

2)提供功率器件的驱动保护电路以及由单片机构成的数字控制器、控制键盘和运行显示单元。

(4)工作电源为220V。

18、SVPWM空间矢量脉宽调制变频调速装置DDS18

空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)是一种不同于正弦脉宽调制(SPWM)的先进调制方式。它的调制机理是建立在电机统一理论和电机坐标变换理论基础之上,把电动机和变频电源作为一个整体考虑来实现波形生成,其特点是教学模型简单,非常适合微机处理器实时控制,可使变频器调速系统获得更为优良的运行性能。

(1) 产品性能

SVPWM(空间电压矢量脉宽调制)变频调速装置除具备一般变频器的多项功能外,还特别能满足课程的教学实验要求,主要性能是:

1) 反映SVPWM生成机理,可通过示波器观察电机内部的磁通旋转磁场。

2) 能观察到不同追踪模式下基准磁链圆的跟踪逼近情况和电机运行中的有关电量。

3) 装置具有良好的保护功能,运行可靠,维修简便,能有效防止学生实验中的误操作。

4) 采用微机实现灵活的全数字控制,装置具有很高的性能/价格比。

5) 是原有DKSZ-1型电机控制系统实验装置的功能扩展。

(1) 实验内容

1) 用SVPWM变频器拖动三相异步电动机实现变频调速运行。

2) 改变零矢量控制方式(劈零/不劈零)和调制比,观察变频器的输出调制波形和相应的电机电压,电流波形及电机运行情况。

3) F曲线,观察变频器在不同低频补偿条件下的低速运行情况。

4) 改变加速时间,观察加速过程。

(3)挂箱主要内容

1) 提供变频器主电路,由三相整流桥、滤波、电流采样及三相逆变桥组成。

2) 提供功率器件的驱动保护电路以及由单片机构成的数字控制器、控制键盘和运行显示单元。

(4)工作电源为220V

19、双闭环可逆直流PWM(H桥可逆)调速系统实验箱DDS19

随着全控式电力电子器件的不断发展,采用全控器件组成的直流脉冲宽度调制(PWM)型的调速系统日趋成熟,用途也越来越广泛。与传统V-M系统相比,在很多方面有优越性:

1) 频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗和发热小。

2) 调速范围宽,稳速精度高,低速性能好。

3) 快速响应性能好,动态抗扰能力强。

4) 直流侧采用不控整流,功率因数高。

 (1)产品性能

1) DDS19(直流可逆调速器)采用P-MOSFET电力电子器件为主回路构成双极式H型PWM变换器。与相关的电机控制系统实验装置构成双闭环(电流反馈,速度反馈)调速系统。也是根据《电力拖动自动控制系统》教材变化对原DKSZ-1型电机控制系统实验装置中直流调速实验的有力补充和深化。

2) DDS19(直流可逆调速器)由脉宽调制环节UPW,调制波发生器GM,逻辑延时环节DLD,和P-MOSFET驱动环节GD,过流保护环节FA,和H桥P-MOSFET主回路构成。

3) DDS19采用三角波作调制信号的脉宽调制器,在实验箱面板设有多处观察孔,可以用以观察:

a) 作为调制信号的三角波波形。

b) 宽脉冲随给定电压增加而脉宽变化情况。

c) MOSFET下组桥脉冲波型,用以观察逻辑延时环节。

(2)实验内容

1)各控制单元调试;

2)测定开环机械特性及高低速时完整的系统闭环静特性;

n=f(Id)

3)闭环控制特性n=f(Ug)测定。

20、  220V直流可调稳压电源DT02

(1) 220V直流可调稳压电源,采用高频开关稳压电路,效率高、性能稳定,具有短路保护功能。

(2) 调节范围50V~240V,额定电流1.7A,超过额定电流,电源降压限流,作为直流电机的电枢,励磁电源。由于采用了开关电源的先进保护技术,所以具有极强的保护能力。可以允许电机的重载起动。

(3) 数字显示输出的电压和电流值。

21、  220V直流励磁电源和同步电机励磁电源 DT03

(1) 提供直流电机的励磁电源(220V、0.5A)。

(2) 提供同步电机的励磁电源(32V、3A),采用开关电源技术,具有短路保护功能。

(3) 输出电流数字显示。

22、220V励磁电源及开关箱 DT03A

(1) 提供直流电机的励磁电源(220V、0.5A)。输出电流数字显示。

(2) 提供三刀双掷开关一组,用于电力电子和电机拖动实验的切换开关用。

23、 直流电机调节电阻(抽屉式)DT04

         提供两只可调电阻,一只为磁盘可调电阻(0-100Ω,150W)、一只为磁盘可调电阻(0-3000Ω,150W),输出加熔断器作为过流保护。

24、 绕线电机启动电阻(抽屉式)DT05

提供0、2Ω、5Ω、15Ω、∞五档可调绕线电机起动电阻

25、  电机导轨及涡流测功系统(DT06)及转矩加载(反馈闭环)、转矩转速显示部件(DT09) 

(1) 电机导轨用于安置各种型号电机,和涡流测功机同轴相联。拆装灵活、方便。

(2) 涡流测功系统和测速发电机同轴相联,采用压力传感器,测出转矩;光电码盘测出转速。转速、转矩都采用数据连接线采样到DT09上,直接仪表显示。读取方便,精确。DT09同时配有专用X-Y记录仪输出端口,通过外接X-Y记录仪可以完整测绘电机的M-S曲线。

(3) DT09采用双路工作电源,一路为三相交流线电压220V的电源,作为涡流测功机的励磁工作电源,一路为七芯电源插座,作为转速和转矩数字显示的工作电源。

(4) DT09采用独特的反馈控制线路可以稳定测量电机的完整M-S曲线,(可以使被测电机稳定工作在不稳定工作区域)。通过手动加载,逐点描述方式完整测绘完整M-S曲线。

(5) 采用和被测电机同轴相连的光电码盘测转速,直接数字显示转速。具有显示正、反读数功能。

(6) 采用涡流测功机加载的方式,压力传感器测转矩,数字直读显示,转矩显示在DT09上。可通过选择开关来控制是否为常规加载或T-n测绘,后者为交流异步电动机全特性测试时专用。

(7) 在系统中具有转速检测和超速保护功能,当检测到的电机转速超过限定的转速(直流电机2100r/min),DT09即发出告警信号,同时切断输出电源,保证实验的安全。考虑到双速电机的额定转速高于限定值,因此加装了电机选择开关,当使用双速电机时,将电机选择开关置于特种电机档位即可。

26、  电机导轨及测速系统 DT06A

(1) 电机导轨用于安置各种型号电机,和测速发电机同轴相联。拆装灵活、方便。

(2) 导轨测速装置,具有转速显示功能。

27、  智能数字直流电压、电流表  DT14

(1) 工作电源36V。

(2) 提供数字直流电压表和直流电流表。信号采集、处理采用单片机技术,具有计算机串口通信功能,四位LED显示。

(3) 电压量程:0~250V;电流量程:0~5A。

(4) 内部自动切换量程,取消琴键开关。

(5) 测量精度0.5级。

28、  智能数字交流电压、电流表   DT15

(1) 工作电源36V。

(2) 提供数字交流电压表和交流电流表各一个。信号采集、处理采用单片机技术,具有计算机串口通信功能,四位LED显示。

(3) 电压量程:0~500V;电流量程:0~5A。

(4) 内部量程自动切换, 取消琴键开关。

(5) 测量精度0.5级。

29、  智能数字多功能交流仪表   DT16

(1) 工作电源36V。

(2) 提供智能数字多功能交流仪表两个。信号采集、处理采用单片机技术,具有计算机串口通信功能,四位LED显示。

(3) 可以测量交流电压、交流电流、功率、功率因数(相位),并自动判断负载的性质。

(4) 电压量程:0~500V;电流量程:0~5A。

(5) 内部量程自动切换,取消琴键开关。

(6) 测量精度0.5级。

30、  DT20 三相可调电阻

(1) 提供三组可调电阻,每组由两个可变电阻(0-900欧姆、0.41A)构成,同

轴调节,输出加熔断器作为过流保护(0.5A)。

(2) 顺时针旋转,输出接线柱 A3-A2(B3-B2、C3-C2),A3-A1(B3-B1、C3-C1)

之间电阻由900-0欧姆之间变化。顺时针旋转 X1-X2之间电阻0-1800欧姆之间变化。

31、三相可调电阻DT21

提供三组可调电阻,每组由两个可变电阻(0-90Ω,1.3A)构成,同轴调节,输出加熔断器作为过流保护(1.5A)。

32、三相可调电抗DT22

(1) 提供三相独立的调压器,可作为调压器和负载使用,在研究三相同步发电机的运行特性中,纯电感负载实验时,它与可调电阻相串联一起作为负载使用。

(2) 三相可调电抗允许输入的最大电压为250V,允许输入的最大电流为0.45A。

33、三相可变电容DT23

(1) 提供三相可变电容。通过开关切换输出1uF、2uF、2uF、4uF、4uF,由琴键开关切换输出电容:0.1~0.9uF。

(2) 电容的耐压限制为220VAC。

34、整步表、旋转指示灯DT24

(1) 提供整步表一只;

(2) 由黄、绿、红三色各两只灯组成旋转指示灯,当三相电源A0、B0、C0与三相电源A、B、C相序一致且电压值相等时,三组相灯逆时针旋转灯亮、灭;

(3) 并网条件建立,通过并车开关完成并网实验。

35、波形测试及开关板DT25

有一块波形测试板及两路三刀双掷开关组成。

36、并车开关DT26

该组件由一个接触器和启停按钮构成并车开关,及其它开关组件。

37、继电接触控制箱一DT31

该组件由1个热继电器、1个时间继电器、一个中间继电器、2个交流接触器和3个带灯按钮开关组成。配合主控制屏和其它组件可完成一些常规的继电控制实验,如电机的星三角转换、自藕降压启动、正反转、能耗制动、点动和顺序启动等等实验内容。

38、三相组式变压器DT40

三只相同的单相变压器组成,原边220V/0.35A,副边55V/1.4A

39、DT41 三相芯式变压器

(1) 由一组三相三线圈芯式变压器组成。

(2) 变压器的参数为PN=150W/150W/150W、UN=220V/110V55V、

IN=0.394A/0.788A/1.576A。均为Y/Y/Y接法。

(3) 主要完成三相变压器相关实验内容,还可以作为电力电子实验中逆变变压器使用。

40、三相同步电机D16

D16三相同步电机的参数为:

PN=185W/UN=220V/IN=0.45A/nN=1500r/min;UfN=14V/IfN=1.2A

41、并励直流电动机D17

D17并励直流电动机的参数为:

PN=185W/UN=220(Δ)/IN=0.48A/nN=1600r/min;UfN=220V/IfN<0.16A

42、三相笼型异步电动机D21

D21三相笼型异步电动机的参数为:

PN=185W/UN=220V/IN=1.1A/nN=1420r/min

43、实验桌

采用优质冷轧板冲模,防静电、防火,耐磨密度板喷塑台面。四脚安装有可制动万向轮,移动灵活。造型美观,结构坚固。

 

(三)、实验项目

(以下实验内容仅供参考,具体与学校的相关配置有关):

1、电力电子技术实验

(1) 单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路实验;

(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) 单相桥式半控整流电路实验;

(5) 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验;

(6) 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验;

(7) 单相并联逆变电路实验;

(8) 直流斩波电路实验;

(9) 单相交流调压电路实验;

(10) 三相交流调压电路实验;

(11) 自关断电力电子器件及其驱动与保护电路实验;

(12) PFC功率因数校正电路实验;

(13) Buck-Boost开关拓扑和稳压电源观察实验;

(14) Cuk开关拓扑和稳压电源实验;

(15) 全桥、半桥开关拓扑和稳压电源实验;

(16) 移相全桥零电压开关稳压电源实验;

(17) 准谐振软开关稳压电源实验;

(18) 单相交流调压实验(斩控);

(19) 单相SPWM变频调速实验。

2、直流调速系统实验

(1) 晶闸管直流调速系统参数和环节特性测定;

(2) 晶闸管直流调速系统主要单元调试;

(3) 单闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验;

(4) 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验;

(5) 逻辑无环流直流可逆调速系统实验;

(6) 双闭环可逆直流PWM(H桥可逆)调速系统实验;

3、交流调速系统实验

(1) 双闭环三相异步电动机调压调速系统实验;

(2) 双闭环三相异步电动机串级调速系统实验;

(3) 三相异步电动机(SPWM)变频调速实验;

(4) 空间矢量控制(SVPWM)变频调速系统实验。

 

4、直流电机实验

(1) 直流电机认识实验;

直流电动机起动与调速实验

(2) 直流发电机:

他励实验;复励实验;空载特性实验、外特性实验、调整特性实验;自励条件、自励外特性实验等

(3) 直流并励电动机:

工作特性实验、机械特性实验、调速特性实验、效率测定

(4) 直流串励电动机:

工作特性实验、机械特性实验、调速特性实验、效率测定

5、变压器实验

(1) 单相变压器实验

测变比、空载特性、短路及纯电阻和阻感性负载实验

(2) 三相变压器的参数测定

测极性测变比、空载特性、短路YO实验、纯电阻负载实验

(3) 三相变压器的联接组和不对称短路

三相连接组判别、Y/YO-12单相短路、Y/Y-12两相短路、Y/YO零序阻抗测定

(4) 单相变压器的并联运行

(5) 三相变压器的并联运行

(6) 三相三绕组变压器

6、异步电机实验

(1) 三相鼠笼式异步电动机的工作特性;

空载实验、短路实验、负载实验

(2) 三相异步电动机的启动与调速;

直接起动、Y-起动、自耦变压器降压起动

(3) 三相绕线式异步电动机实验

电机转子串电阻起动、转子串电阻调速

(4) 异步电动机的M-S全特性测绘;

(5) 异步电动机温升实验

(6) 单相电容启动异步电动机(空载实验、短路实验、负载实验)

7、同步电机实验

(1) 三相同步发电机的运行特性

空载特性、三相短路实验、纯电感负载实验、外特性、调节特性

(2) 三相同步电机的并联运行

异步启动、V形曲线、工作特性

(3) 三相同步电机参数的测定

转差法测定同步电抗Xd和Xq、反同步旋转法测定负序电抗X-、单相电源测定零序电抗XO、静止法测定超瞬变同步电抗Xd〞和Xq〞

8、电机机械特性的测定

(1) 直流他励电动机的四象限机械特性的测定;

电动及回馈制动机械特性,电动及反接制动机械特性,能耗制动特性实验

(2) 三相异步电动机四象限机械特性的测定;

测定三相绕线式异步电动机在电动运行状态下的机械特性、再生发电制动状态下的特性、电动以及反接制动状态下的特性。

9、电气控制实验

(1) 三相异步电动机的直接启动控制

(2) 顺序控制电路实验

(3) 点动控制电路实验

(4) 三相异步电动机的正、反转控制实验

(5) 星、三角控制电路实验

(6) 三相绕线式异步电机起动控制线路

(7) 双速异步电动机的控制线路

(8) 工作台往返自动控制实验

(9) 两地控制线路

(10) 车床电气控制电路实验                 

(11) 电动葫芦电气控制电路(能耗制动)实验

(12) 铣床模拟电路电气控制电路实验

(13) 平面磨床模拟电气控制电路实验

                


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