YLDDZ-91C型 新型電力電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置

一、新型電力電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置設(shè)計(jì)思想

現(xiàn)在目前市面上的電力電子實(shí)驗(yàn)裝置，都是根據(jù)70-80年代的器件和線路設(shè)計(jì)，近年來電力電子的技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，如常規(guī)的可控硅、GTR、GTO等器件都基本退出應(yīng)用領(lǐng)域，，以功率MOSFET等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器 件和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，逐步取代第一代產(chǎn)品，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)損耗低及工作頻率高等特點(diǎn)，其有著廣闊的發(fā)展前景。第四代是以PIC、HVIC等功能集成電路為代表的器件也在飛速發(fā)展中，而由分立器件設(shè)計(jì)的控制與保護(hù)線路更是不能適應(yīng)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)了后無(wú)法認(rèn)識(shí)與操作當(dāng)前的電力電子器件和線路設(shè)計(jì)。因此我們就想根據(jù)現(xiàn)在的新的器件和線路結(jié)合學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)等，設(shè)計(jì)1套能適應(yīng)項(xiàng)目化教學(xué)需求，又能與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合的電力電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

二、新型電力電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置特點(diǎn)

1、安全作為本設(shè)備重要考慮，設(shè)置有多重保護(hù)體系。

2、項(xiàng)目一體化教學(xué)模式設(shè)計(jì)本裝置

2、所有線路學(xué)即可用，全部采用新電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)，與現(xiàn)在工業(yè)上使用芯片完全一致，不落伍。

三、新型電力電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置的配置

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(duì)濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.實(shí)訓(xùn)裝置容量：＜1.5KVA

4.重    量：480Kg

5.外形尺寸：130×73×160cm3

四、新型電力電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1、晶閘管的認(rèn)識(shí)與特性實(shí)驗(yàn)

2、IGBT的認(rèn)識(shí)與特性實(shí)驗(yàn)(包含驅(qū)動(dòng))

3、MOSFET的認(rèn)識(shí)與特性實(shí)驗(yàn)(包含驅(qū)動(dòng))

4、直流斬波實(shí)驗(yàn)（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）

(2)、SG3525芯片制作PWM發(fā)生器

(3)、單片機(jī)PWm發(fā)生器實(shí)驗(yàn)

(4)、IRS2110驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)

晶閘管基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1、單相晶體管觸發(fā)電路（TC785）

2、正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

3、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

4、單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

5、單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

6、單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

7、三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)(TC787)

8、三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

9、三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

10、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

11、單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

12、單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)

13、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

   典型電力電子器件線路實(shí)驗(yàn)

1、單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實(shí)驗(yàn)

2、全橋DC/DC變換電路實(shí)驗(yàn)

3、單相斬控式交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

1、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測(cè)定實(shí)驗(yàn)

2、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元調(diào)試

3、單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

4、雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

5、邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

6、雙閉環(huán)控制直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（H橋、IGBT）

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)

2、雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串極調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

數(shù)字控制實(shí)驗(yàn)

1、 CCS3.3集成環(huán)境認(rèn)識(shí).

2、點(diǎn)亮一個(gè)LED

3、 驅(qū)動(dòng)液晶128*64

4、在LCD128*64上顯示開發(fā)箱的溫度

5、產(chǎn)生兩路互補(bǔ)的PWM波.

6、+24V輸入DC-DC升壓.

7、+24V輸入SPWM波調(diào)制輸出

8、 模擬光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

9、穩(wěn)定輸出220V-50Hz交流電

10、恒流LED驅(qū)動(dòng)

線路研究實(shí)驗(yàn)

1、功率因數(shù)校正電路實(shí)驗(yàn)

2、開關(guān)電源綜合實(shí)驗(yàn)

DSP交流變頻調(diào)速（數(shù)字）

1、正交編碼器測(cè)試

2、異步電機(jī)的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)（功率5KW）

3、異步電機(jī)的空間矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)

4、采用DSP的異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速系統(tǒng)

5、采用DSP的異步電機(jī)磁場(chǎng)定向變頻調(diào)速系統(tǒng)

 DSP直流調(diào)速（數(shù)字）

1、直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)（功率3KW）

五、新型電力電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置

1.YLDT01電源控制屏

(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(tái)三相同軸聯(lián)動(dòng)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(dòng)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(lì)磁電源及0～250V(4A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源(具有過壓、過流、過熱及短路軟截止自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)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)五大體系

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(duì)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1，如果隔離變壓器前的線路有漏電現(xiàn)象，即能實(shí)施保護(hù)并切斷電源；

設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器2,如果隔離變壓器后的線路及實(shí)驗(yàn)過程中的接線等有漏電現(xiàn)象,即能告警并切斷電源；

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。實(shí)驗(yàn)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)儀表保護(hù)體系

設(shè)有多只信號(hào)插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警并切斷電源，對(duì)儀表起到良好的保護(hù)作用。

(5)實(shí)驗(yàn)管理器：具有設(shè)定時(shí)間、到時(shí)報(bào)警、切斷電源及記錄各種告警次數(shù)等功能。

(6)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(gè)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)裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。

2儀表面板

1）智能直流電壓表

具有通信接口、具有手動(dòng)自動(dòng)量程、工業(yè)級(jí)柜裝、精度：不低于5位，1000V檔位顯示格式：999.99（帶2個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：V；100V檔位顯示：99.999（帶3個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：V；10V檔位顯示：9.9999（帶4個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：V；

2）智能直流電流表

具有通信接口、具有手動(dòng)自動(dòng)量程、工業(yè)級(jí)柜裝、精度：不低于5位，5A檔位：4999.9（帶1個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個(gè)小數(shù)點(diǎn))，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個(gè)小數(shù)點(diǎn))，顯示單位：mA。

3）智能真有效值交流電壓表

具有通信接口、具有手動(dòng)自動(dòng)量程、工業(yè)級(jí)柜裝、精度：不低于4位，1000V檔位顯示格式：999.9（帶2個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：V；100V檔位顯示：99.99（帶3個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：V；10V檔位顯示：9.999（帶4個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：V；

4）智能真有效值交流電流表

具有通信接口、具有手動(dòng)自動(dòng)量程、工業(yè)級(jí)柜裝、精度：不低于4位，5A檔位：4999.9（帶1個(gè)小數(shù)點(diǎn)），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個(gè)小數(shù)點(diǎn))，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個(gè)小數(shù)點(diǎn))，顯示單位：mA。

5）智能功率功率因數(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)而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)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。能測(cè)量電路的功率、功率因數(shù)。功率測(cè)量精度為1.0級(jí)，功率因數(shù)測(cè)量范圍0.3～1.0，電壓電流量程為450V和5A。具有通信接口。

3、YLDL-02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，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛箱及資料等。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。

4、YLDT03 晶閘管電路基礎(chǔ)掛箱

提供12只大功率晶閘管器件、4只大功率二極管電路、電流反饋與保護(hù)電路、700mH可變電感等。

5、YLDT04晶閘管驅(qū)動(dòng)電路掛箱

提供西門子TC787三相晶閘管專用電路，提供正反橋輸出。

4、YLDT05晶閘管驅(qū)動(dòng)掛件箱

提供TC785單相晶閘管驅(qū)動(dòng)電路、正弦波同步觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、鋸齒波觸發(fā)電路等

三、YLDT06電機(jī)調(diào)速電路掛箱

提供轉(zhuǎn)速信號(hào)、反號(hào)器、電壓隔離器、給定電路、2個(gè)調(diào)節(jié)器電路、電流反饋與保護(hù)電路等

8、YLDT07直流斬波實(shí)驗(yàn)掛箱

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)。

9、YLDT08 給定及實(shí)驗(yàn)器件掛箱

提供90歐雙層1.2A可調(diào)負(fù)載、壓敏電阻、給定電路等

10、YLDT09 驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路掛箱

提供MOSFET驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，設(shè)計(jì)采用STC芯片及外圍電路、IRS2110驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路等新型電路。

11、YLDT10 元器件掛箱1

提供實(shí)驗(yàn)用可調(diào)電阻和電容。

12、YLDT11元器件掛箱2

提供實(shí)驗(yàn)用可調(diào)電阻和整流電路等。

13、YLDT12整流與可調(diào)負(fù)載掛箱

提供三相芯式變壓器等。

14、YLDT14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)行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)的形成，了解IGBT管專用集成驅(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管專用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。

15、YLDT15雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)

通過對(duì)四個(gè)橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實(shí)現(xiàn)對(duì)可逆直流他勵(lì)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、四個(gè)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(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個(gè)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?？赏瓿傻膶?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)。

16、YLDT16直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)掛箱

本掛箱采用MCU為主控單元，采用IGBT為主功率芯片，采用編碼器和模擬量反饋輸入，可以實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的多種控制方式。

17、YLDT17交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)掛箱

整個(gè)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件包括TMS320F28335控制部分、高頻升降壓電路、功率驅(qū)動(dòng)部分及各種保護(hù)電路部分。面板上DSP PWM原理框圖，控制板安裝在掛箱內(nèi)，控制板分DSP小系統(tǒng)（DSP的FLASH內(nèi)燒錄有逆變測(cè)試程序）和功率驅(qū)動(dòng)板，軟件部分包括DSP軟件和PC機(jī)軟件，能完成開環(huán)和閉環(huán)等異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，可提供升級(jí)的DTC直接轉(zhuǎn)矩控制實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)OC矢量控制實(shí)驗(yàn)。

18、YLDT18離網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)掛箱

整個(gè)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件包括TMS320F28335控制部分、高頻升降壓電路、功率驅(qū)動(dòng)部分及各種保護(hù)電路部分。面板上DSP PWM原理框圖，控制板安裝在掛箱內(nèi)，控制板分DSP小系統(tǒng)（DSP的FLASH內(nèi)燒錄有逆變測(cè)試程序）和功率驅(qū)動(dòng)板，軟件部分包括DSP軟件和PC機(jī)軟件。整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集并顯示運(yùn)行參數(shù)，并具備光伏電池的大輸出功率跟蹤功能。系統(tǒng)配置如下：

1）、主控芯片：TI公司32位DSP TMS320F28335，本模塊采用獨(dú)立構(gòu)成小系統(tǒng)模式，可更換51系列、PIC、意法STR等公司單片機(jī)作為本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主芯片。

2）、顯示器：128*64圖形化液晶顯示

2）、IGBT（MOS管驅(qū)動(dòng)）驅(qū)動(dòng)模塊

3）、直流負(fù)載驅(qū)動(dòng)MOS模塊

3）、光電隔離模塊

4）、12位以上AD數(shù)據(jù)采集模塊；8位DA數(shù)據(jù)采集模塊

5）、DC/AC逆變電路

6）、AC/AC升壓

7）、AC/DC整流

8）、正弦逆變PWM電路

9）、電檢測(cè)電路 

10）、調(diào)理電路

11）、并網(wǎng)電路

12）、并網(wǎng)信號(hào)檢測(cè)

13）、輸出電壓檢測(cè)調(diào)理電路

14）、濾波模塊:LC濾波

15）、DS12C887時(shí)鐘模塊

16）、FLASH存儲(chǔ)模塊

17）、霍爾電流傳感器

18）、電壓傳感模塊

19）、集成溫度傳感器

26）、485通訊模塊

27）、程序下載模塊

19、YLDT19功率因數(shù)校正實(shí)驗(yàn)掛箱

主要有整流電路、升壓變換器、控制電路三部分組成。控制電路采用功率因數(shù)控制芯片NCP1650和外圍元器件組成,大輸出功率為100W（200V±5%，0.5A），工作頻率為100kHz。采用模塊化設(shè)計(jì)，通過適當(dāng)?shù)倪B線可以完成下列實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

(1)無(wú)濾波電容整流電路帶純阻性負(fù)載的測(cè)試

(2)有濾波電容整流電路帶純阻性負(fù)載的測(cè)試

(3)整流電路有源功率因數(shù)校正的測(cè)試

(4)控制電路波形測(cè)試，功率柵極控制信號(hào)觀察

(5)整流電路有源功率因數(shù)校正電路的性能測(cè)試

20、YLDT20開關(guān)電源綜合實(shí)驗(yàn)掛箱

本掛箱提供海信液晶電視開關(guān)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材與電路，本電路帶PYL等電路。

21、YLDT21不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表

22、YLDT22三相異步電機(jī)(220V,370W)

23、YLDT23直流電機(jī)（2臺(tái)，220V，180W）

24、YLDT24三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)

25、YLDT25線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱