電力電子實訓裝置,電力電子實驗臺

來源：作者：發(fā)布時間：2020-8-12 11:07:53

YLDDZ-91C型新型電力電子實驗實訓裝置

一、電力電子實訓裝置,電力電子實驗臺設計思想

現(xiàn)在目前市面上的電力電子實驗裝置，都是根據(jù)70-80年代的器件和線路設計，近年來電力電子的技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，如常規(guī)的可控硅、GTR、GTO等器件都基本退出應用領域，，以功率MOSFET等自關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)動功率小，開關損耗低及工作頻率高等特點，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，而由分立器件設計的控制與保護線路更是不能適應當前的技術(shù)發(fā)展，學生學習了后無法認識與操作當前的電力電子器件和線路設計。因此我們就想根據(jù)現(xiàn)在的新的器件和線路結(jié)合學生應該學習的基礎知識等，設計1套能適應項目化教學需求，又能與實際生產(chǎn)相結(jié)合的電力電子教學實訓實驗平臺。

電子實驗裝置,電力實訓裝置,電子實訓裝置

二、電力電子實訓裝置,電力電子實驗臺裝置特點

1、安全作為本設備重要考慮，設置有多重保護體系。

2、項目一體化教學模式設計本裝置

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

三、電力電子實訓裝置,電力電子實驗臺的配置

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℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.實訓裝置容量：＜1.5KVA

4.重量：480Kg

5.外形尺寸：130×73×160cm3

四、電力電子實訓裝置,電力電子實驗臺實驗實訓項目

基礎實驗項目

1、晶閘管的認識與特性實驗

2、IGBT的認識與特性實驗(包含驅(qū)動)

3、MOSFET的認識與特性實驗(包含驅(qū)動)

4、直流斬波實驗（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PWm發(fā)生器實驗

(4)、IRS2110驅(qū)動實驗

晶閘管基礎實驗

1、單相晶體管觸發(fā)電路（TC785）

2、正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗

3、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗

4、單相半波可控整流電路實驗

5、單相橋式半控整流電路實驗

6、單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

7、三相半波可控整流電路實驗(TC787)

8、三相橋式半控整流電路實驗

9、三相半波有源逆變電路實驗

10、三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

11、單相交流調(diào)壓電路實驗

12、單相交流調(diào)功電路實驗

13、三相交流調(diào)壓電路實驗

典型電力電子器件線路實驗

1、單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實驗

2、全橋DC/DC變換電路實驗

3、單相斬控式交流調(diào)壓電路實驗

直流電機調(diào)速實驗

1、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實驗

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)實驗

4、雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

5、邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

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

交流電機調(diào)速系統(tǒng)實驗

1、雙閉環(huán)三相異步電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實驗

2、雙閉環(huán)三相異步電機串極調(diào)速系統(tǒng)實驗

數(shù)字控制實驗

1、 CCS3.3集成環(huán)境認識.

2、點亮一個LED

3、驅(qū)動液晶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

線路研究實驗

1、功率因數(shù)校正電路實驗

2、開關電源綜合實驗

DSP交流變頻調(diào)速（數(shù)字）

1、正交編碼器測試

2、異步電機的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)（功率5KW）

3、異步電機的空間矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)

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

5、采用DSP的異步電機磁場定向變頻調(diào)速系統(tǒng)

DSP直流調(diào)速（數(shù)字）

1、直流電機閉環(huán)調(diào)速實驗（功率3KW）

五、電力電子實訓裝置,電力電子實驗臺實訓設備配置

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)。可調(diào)交流電源輸出處設有過流保護技術(shù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關指示三相電網(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(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恢復保護功能)各一組，并設有直流數(shù)顯電壓表及切換開關。

(3)人身安全保護五大體系

設有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關、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作用；

設有電壓型漏電保護器1，如果隔離變壓器前的線路有漏電現(xiàn)象，即能實施保護并切斷電源；

設有電壓型漏電保護器2,如果隔離變壓器后的線路及實驗過程中的接線等有漏電現(xiàn)象,即能告警并切斷電源；

設有電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。實驗連接線及插座，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。

(4)儀表保護體系

設有多只信號插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警并切斷電源，對儀表起到良好的保護作用。

(5)實驗管理器：具有設定時間、到時報警、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)，設有兩根不銹鋼鋼管，可掛儀表及實驗部件。凹槽底部設有多個小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用。控制屏兩側(cè)設有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設有實驗裝置照明用的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、具有手動自動量程、工業(yè)級柜裝、精度：不低于5位，1000V檔位顯示格式：999.99（帶2個小數(shù)點），顯示單位：V；100V檔位顯示：99.999（帶3個小數(shù)點），顯示單位：V；10V檔位顯示：9.9999（帶4個小數(shù)點），顯示單位：V；

2）智能直流電流表

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

3）智能真有效值交流電壓表

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

4）智能真有效值交流電流表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業(yè)級柜裝、精度：不低于4位，5A檔位：4999.9（帶1個小數(shù)點），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個小數(shù)點)，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個小數(shù)點)，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MPU單元設計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。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。具有通信接口。

3、YLDL-02實驗桌

實驗桌為鐵質(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)堅固，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、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(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

4、YLDT03 晶閘管電路基礎掛箱

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

5、YLDT04晶閘管驅(qū)動電路掛箱

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)動掛件箱

提供TC785單相晶閘管驅(qū)動電路、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電機調(diào)速電路掛箱

提供轉(zhuǎn)速信號、反號器、電壓隔離器、給定電路、2個調(diào)節(jié)器電路、電流反饋與保護電路等

8、YLDT07直流斬波實驗掛箱

根據(jù)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(shù)》(第四版)中相關的直流斬波內(nèi)容而設計的；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驗。

9、YLDT08 給定及實驗器件掛箱

提供90歐雙層1.2A可調(diào)負載、壓敏電阻、給定電路等

10、YLDT09 驅(qū)動與保護電路掛箱

提供MOSFET驅(qū)動與保護電路、IGBT驅(qū)動與保護電路，設計采用STC芯片及外圍電路、IRS2110驅(qū)動與保護電路等新型電路。

11、YLDT10 元器件掛箱1

提供實驗用可調(diào)電阻和電容。

12、YLDT11元器件掛箱2

提供實驗用可調(diào)電阻和整流電路等。

13、YLDT12整流與可調(diào)負載掛箱

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”國家級重點教材，王兆安，黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的相關內(nèi)容進行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，讓學生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號的形成，了解IGBT管專用集成驅(qū)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，電感和電機）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(qū)動芯片的工作特性。

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

通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調(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的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)速下?？赏瓿傻膶嶒烅椖坑校海?）、全橋DC/DC變換電路實驗（2）、雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。

16、YLDT16直流調(diào)速實驗掛箱

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，可以實現(xiàn)直流電機的多種控制方式。

17、YLDT17交流調(diào)速實驗掛箱

整個系統(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)動部分及各種保護電路部分。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)燒錄有逆變測試程序）和功率驅(qū)動板，軟件部分包括DSP軟件和PC機軟件，能完成開環(huán)和閉環(huán)等異步電機驅(qū)動實驗，可提供升級的DTC直接轉(zhuǎn)矩控制實驗，F(xiàn)OC矢量控制實驗。

18、YLDT18離網(wǎng)逆變器實驗掛箱

整個系統(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)動部分及各種保護電路部分。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)燒錄有逆變測試程序）和功率驅(qū)動板，軟件部分包括DSP軟件和PC機軟件。整個系統(tǒng)可實時采集并顯示運行參數(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等公司單片機作為本實驗系統(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）驅(qū)動模塊

3）、直流負載驅(qū)動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）、電檢測電路

10）、調(diào)理電路