半導體變流技術實驗臺
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ZRDDZ-2現代電力電子技術實驗裝置
一、概述
電力電子及電氣控制實訓臺是依據西安交通大學王兆安編著的《電力電子技術》(第五版)、《半導體變流技術》教材實驗大綱的要求,吸收國內、外同類產品的優點,充分考慮了實驗室的現狀和發展趨勢,對原"電力電子技術及電機控制實驗裝置"在外形、功能上進行優化組合,精心研制而成。二、適用范圍
現代電力電子技術實驗裝置涵蓋了各高等院校等所開設的"電力電子技術"、"半導體變流技術"等專業課程所要求的實驗項目。三、技術性能
1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10% 50HZ)2、工作環境: 溫度-10℃-+40℃ 相對濕度<85%(25℃) 海撥<4000m
3、裝置容量:<1000W
4、外形尺寸:1620×700×1600 mm
四、裝置的基本裝備
1、DX-01電源控制屏(鐵質雙層亞光密紋噴塑結構,鋁質面板)(1) 實驗裝置采用三相380V交流供電,通過開關切換分別輸出三相200V和230V交流電源。
(2)高壓直流電源直流電源:輸出220V/0.5A,具有輸出短路保護。
(3)數字式儀表
①.交流數字電壓表:可通過其下方的波段開關切換指示三相電網輸入線電壓,精度1.0級;
②.真有效值交流數字電壓表一只:測量范圍0~500V,量程自動判斷、自動切換,精度0.5級,三位半數顯,為交流調速系統提供電壓指示。
③.真有效值交流數字電流表一只:測量范圍0~5A,量程自動判斷、自動切換,精度0.5級,三位半數顯,具有超量程告警、指示及切斷總電源功能,為調速系統提供電流的指示;
④.直流數字電壓表一只:測量范圍0~300V,三位半數顯,輸入阻抗為10MΩ,精度0.5級;
⑤.直流數字電流表一只:測量范圍0~5A,三位半數顯,精度0.5級,具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
(4)帶鏡面的指針表:直流電壓表(測量范圍0~±300V,為中零式,精度為1.0級)直流電流表(測量范圍0~±2A,為中零式,精度為1.0級)
(5)三相可調電阻(90Ω×2/0.41A一個 、900Ω×2/0.41A兩個)
(6)平波電抗器:提供100mH、200mH、700mH電感,在1A下保持線性。
(7)給定:±15V可調電壓輸出,帶數顯,指示輸出電壓。
(8)單相調壓:提供了一只0~250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器,為相應的實驗提供可調交流電源,并帶短路保護。
(9)三相整流濾波電路:可對單相及三相交流電源進行整流和濾波,具有輸出短路保護。
(10)變壓器:提供三相芯式變壓器一個(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),用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗。
(11)人身安全保護體系 三相隔離變壓器一組:三相電源首先通過三相漏電保護器,然后經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器,使主電路輸出與電網隔離(浮地設計),對人身安全起到一定的保護作用。
電壓型漏電保護器1:對隔離變壓器前的線路出現的漏電現象進行保護,使控制屏內的接觸器跳閘,切斷電源。
實驗連接線及插座:強、弱電連接及插座分開,不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝,使用安全、可靠、防觸電。
(12)實驗管理器
具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能;還可以自動記錄與區分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
(13)控制屏其它設施 控制屏正面大凹槽內,設有兩根圓型鋼管,可掛置實驗部件,凹槽底部設有3芯插座, 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩側設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
2、DX02實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構,桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固,形狀似長方體結構,造形美觀大方;設有兩個大抽屜,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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節機構,便于移動和固定,有利于實驗室的布局。
3、DK03-1三相可控整流電路(一)
提供6只5A/1000V的晶閘管,6只5A/1000V的二極管,每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置,晶閘管可通過外加觸發信號進行觸發(留有觸發脈沖輸入接口),可更好的完成設計性實驗。觸發信號接口設有扭子開關,可以模擬觸發信號的丟失。 三相觸發電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成,可通過鈕子開關選擇雙窄脈沖或寬脈沖,同時提供六路觸發脈沖功放電路等。
4、DK05晶閘管觸發電路(一)
提供單結晶體管觸發電路實驗、鋸齒波同步移相觸發電路實驗。
5、DK13功率器件驅動與保護電路(一)
主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅動電路及PWM波形發生器。
(1)電源:為驅動電路提供電源,包括±5V、±15V和+20V直流電源。
(2)驅動電路:包括GTO,GTR,MOSFET和IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅動電路采用專用芯片EXB841,其它的由運放、門電路及分立元件組成。
(3)PWM波形發生器:以SG3525為核心的PWM波形發生器主要是為新器件驅動電路提供PWM驅動波形,可以通過頻率調節旋鈕進行頻率調節;通過占空比電位器來調節PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋,通過鈕子開關切換,高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形,頻率調節范圍4KHz~10KHz;低頻檔是為GTR和GTO驅動電路提供PWM波形,頻率調節范圍400Hz~1KHz;占空比可從0%調至100%。
6、DK14單相交直交變頻原理
根據普通高等教育"九五"國家級重點教材王兆安,黃俊主編的《電力電子技術》(第四版)的內容進行開發。用于展示交直交變頻原理,主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法,了解IGBT管專用集成驅動芯片的特點及其使用,能完成如下實驗項目:
1)SPWM波形成的過程;
2)交直交變頻電路在不同負載(電阻,電感)時的工作情況和波形,并研究工作頻率對電路工作波形的影響;
3)IGBT管專用集成驅動芯片的工作特性。
7、DK19半橋型開關穩壓電源
提供了半橋型開關穩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;控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525,采用恒頻脈寬調制控制方案。可完成"開關電路在開環與閉環下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內容。
8、DK07直流斬波實驗
根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關內容而設計。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。可完成教材中降壓斬波電路(Buck 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驗。
9、DK22單相交流調壓/調功電路
根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關內容而設計,實現單相交流調壓和交流調功的實驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管,在交流調壓實驗中采用由雙向觸發二極管構成觸發控制電路;在交流調功實驗中采用由555時基電路組成觸發控制電路。
10、DX17實驗元器件
提供晶閘管(均設有RC吸收和保險絲保護)、二極管及燈座、RC吸收電路。
11、DK05晶閘管觸發電路(三)
提供西門子TCA785集成觸發電路。
12、DQ10三相鼠籠式異步電動機
13、ACM-1西門子矢量控制變頻器MM440的三相異步電機系統
提供西門子矢量控制變頻器MM440一只及一個BOP操作板,功率0.37KW。
14、DK17 DC-DC變換模塊,
主回路(采用IGBT構建),控制回路采用基于SG3525集成芯片設計的PWM發生器。
15、實驗連接線:
根據不同實驗項目的特點,配備兩種不同的實驗聯接線,強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線(不存在任何觸電的可能),里面采用無氧銅抽絲而
成頭發絲般細的多股線,達到超軟目的,外包丁晴聚氯乙烯絕緣層,具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點,插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片,接觸安全可靠;弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線,兩種導線都只能配合相應內孔的插座,這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
五、本裝置能開設的實驗項目(以上配置)
(一)晶閘管觸發電路實驗項目1.單結晶體管觸發電路
2.KC05單相交流調壓觸發電路
3.鋸齒波同步移相觸發電路實驗
4.三相集成鋸齒波觸發電路實驗(由KC04/KC09等組成)
5. 西門子TCA785集成觸發電路
(二)晶閘管線路實驗項目
1.單相半波可控整流電路實驗
2.單相橋式半控整流電路實驗
3.單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
4.三相半波可控整流電路實驗
5.三相橋式半控整流電路實驗
6.三相半波有源逆變電路實驗
7.三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
8.單相交流調壓電路實驗
9.單相交流調功電路實驗
10.三相交流調壓電路實驗
(三)新器件特性及驅動保護實驗項目
1.單向晶閘管(SCR)特性實驗
2.雙向晶閘管(BCR)特性實驗
3.功率場效應管(MOSFET)特性實驗
4.功率晶體管(GTR)特性實驗
5.門極可關斷晶閘管(GT0)特性實驗
6.絕緣雙極性晶體管(IGBT)特性實驗
7.功率場效應管(MOSFET)驅動與保護電路實驗
8.功率晶體管(GTR)驅動與保護電路實驗
9.門極可關斷晶閘管(GT0)驅動與保護電路實驗
10.絕緣雙極性晶體管(IGBT)驅動與保護電路實驗
(四)典型新器件線路實驗
1.單相正弦波脈寬調制(SPWM)逆變電路實驗
2.半橋型開關穩壓電源的性能研究
3.直流斬波電路的性能研究
(降壓斬波電路BUCK、升壓斬波電路BOOST、升降壓斬波的電路BUCK-BOOST、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路)
4. DC/DC 變換電路
(五)三相異步電機變頻調速系統
1. MM440變頻器的面板認識
2. MM440變頻器面板基本操作控制
3. MM440變頻器控制端口開關操作運行
4. MM440變頻器的模擬信號操作控制
5. MM440變頻器數字量控制三段固定頻率運行
6. MM440變頻器數字量控制七段固定頻率運行
六、實驗測量儀表組件、電機及掛箱明細表:
序號 | 編號 | 名 稱 | 數量 | 備注 |
1 | DX01 | 電源控制屏 | 1套 | |
2 | DX02 | 實驗桌 | 1張 | |
3 | DK03-1 | 三相可控整流電路(一) | 1件 | |
4 | DK05 | 晶閘管觸發電路(一) | 1件 | |
5 | DK05-2 | 晶閘管觸發電路(三) | 1件 | |
6 | DK13 | 功率器件驅動與保護電路 | 1件 | |
7 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 | |
8 | DK19 | 半橋型開關穩壓電源 | 1件 | |
9 | DK07 | 直流斬波實驗(六種典型線路) | 1件 | |
10 | DK22 | 單相交流調壓/調功電路 | 1件 | |
11 | DX17 | 實驗元器件 | 1件 | |
12 | DK17 | DC-DC 變換模塊 | 1件 | |
13 | ACM-1 | 西門子矢量控制變頻器MM440組件 | 1件 | |
14 | DQ10 | 三相鼠籠式異步電動機 | 1套 | |
15 | 07 | 高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件 | 1套 |
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