电力电子与电气传动实验平台

一、电力电子与电气传动实验平台-概述：
该设备综合了目前我国高等院校电机学、电机与拖动、电力电子技术、电机控制、继电接触控制、工厂电气控制等课程实验大纲的要求。特别适用于高等院校现有的电机、电气技术实验设备的更新改造，同时也为中等专业学校、职业技术学院等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备，为教师或研究生开发新实验或进行科学研究工作提供良好的实验条件。

二、电力电子与电气传动实验平台-特点：
1、综合性强：本装置综合了目前国内各类院校电机及电气类课程的全部实验项目。
2、适应性强：能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性强：从仪器仪表、专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。
4、直观性强：各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。
5、科学性强：装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源；实验
噪声小，整齐美观，改善实验环境；电气控制实验，内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；测量仪表采用指针式（带超量程告警等）、数字式、智能化及人机对话等相结合，密切结合教学实验需要进行配置，使装置测量手段现代化；设有定时器兼报警记录仪，为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。
6、开放性强：控制屏供电隔离（浮地设计），并设有内、外电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，使用方便；各测量仪表均有保护功能。整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实验创造了条件，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。
三、技术性能：
1、输入电源：三相四线(或三相五线) ～380V±10% 50Hz
2、工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%(25℃)  海拔＜4000m
3、装置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 350Kg
5、外形尺寸：1870×700×1580mm3
四、实验项目：
（一）电力电子器件特性实验
1、 单向晶闸管(SCR)特性实验
2、可关断晶闸管(GTO)特性实验
3、功率场效应管(MOSFET)特性实验
4、 电力晶体管(GTR)特性实验
5、绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验
6、双向晶闸管特性研究
( 二)现代电力电子器件线路实验
1、全桥DC/DC 变换
2、单相SPWM交直交变频原理
（三）现代控制理论的研究实验
（1）基于IGBT的比例积分（PI）调节器的双闭环H桥可逆直流调速系统
(四）直流电机实验
1、认识实验
2、复励直流发电机实验
3、并励直流电动机实验
4、串励直流电动机实验
（五）变压器实验
1、单相变压器：（测变比、空载试验、短路试验、纯电阻和阻感性负载实验）
2、三相变压器实验（变比测量、空载实验、短路实验、负载特性）
3、三相变压器的连接组和不对称短路（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（空载并联、阻抗电压相等的并联、阻抗电压不相等的并联）
（六）异步电机实验
1、三相笼型异步电动机的工作特性（空载试验、短路试验、负载试验）
2、三相异步电动机的起动与调速（直接起动、Y-Δ起动、自耦变压器降压起动、转子串电阻起动、 转子串电阻调速）
3、单相电容启动异步电动机（空载试验、短路试验、负载试验）
4、单相电容运转异步电动机（空载试验、短路试验、负载试验）
（七）同步电机实验
1、三相同步发电机的运行特性（空载试验、三相短路试验、纯电感负载试验、外特性、调节特性）
2、三相同步发电机的并联运行（准整步法和自整步法并网、并网发电机的有功与无功调节、V形曲线）
3、三相同步电动机实验（异步起动、V形曲线、工作特性）
4、三相同步发电机参数的测定（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X0¬、静止法测定超瞬变同步电   抗Xd＂和Xq＂）
（八）电动机机械特性的测定
1、直流他励电动机四象限机械特性：电动及回馈制动机械特性；电动及反接制动机械特性；能耗制动机械特性；
2、三相异步电机在各种运行状态下的机械特性：测定三相绕线异步电动机在电动运行状态下的机械特性；测定三相绕线异步电动机再生发电制动机械特性；测定三相绕线异步电动机反接制动运行状态下的机械特性
3、三相异步电机M-S曲线的测绘
（九） 继电接触控制与电力拖动（电气控制）实验
1、三相异步电动机点动和自锁控制线路实验；
2、三相异步电动机的正反转控制线路实验；
3、三相异步电动机Y/△降压起动控制线路实验；
4、能耗制动控制实验；
5、两台三相异步电动机起动顺序控制
6、三相线绕式异步电机起动控制线路
7、工作台往返自动控制实验；
8、两地控制线路
五、装置的基本装备：
1、DQ01电源控制屏(铁质喷塑结构，铝质面板)
(1) 交流电源
    提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调电源(配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格1.5KVA、0～450V），克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点)。可调交流电源输出处设有过流保护
技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关指示三相电网电压和三相调压电压。
   (2) 高压直流电源两路
    提供220V(0.5A)励磁电源及0～250V(3A)连续可调稳压电枢电源(PWM电源内设过流过压保护功能等功能)各一组，并设有直流数显电压表及切换开关。
   (3) 人身安全保护体系
    设有三相隔离变压器一组(三相电源经钥匙开关、接触器后，到隔离变压器，再经三相调压器输出)，使输出与电网隔离，对人身安全起到一定的保护作用；
    设有电压型漏电保护器，如果实验中的线路有漏电现象，即能实施保护并切断电源；
设有电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。
强电连接线及插座，采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。
（4）定时器兼报警记录仪（服务管理器）：具有设定时间、到时报警、切断电源及记录各种告警次数等功能。
  (5) 控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢钢管，可挂仪表及实验部件。凹槽底部设有多个小圆形单相三芯220V电源插座，供仪表等部件供电用。控制屏两侧设有三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。设有实验台照明用的220V、40W日光灯一盏。
2、DQ02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,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。
3、DQ03-1固定电机导轨、1024光电编码器测速系统及智能数显转速表
包括固定电机的导轨等。导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过±5丝，电机运行噪声小，实验参数典型，能较好满足实验要求。测速系统采用高精度光电编码器测速系统，克服了用测速发电机测速线性度差，测量不精确等缺点。
4、DQ05三相组式变压器（三只相同的单相变压器组成，原边220V/0.35A，副边55V/1.4A）
5、DQ07直流复励发电机
（Un=DC200V ， IN=0.5A ，  PN=100W ， n=1600RPM/min ，绝缘等级E ）
6、DQ08直流串励电动机
额定电压、额定电流、额定功率和额定转速分别为220V、0.8A、120W、1400r/min
7、DQ09直流并（他）励电动机 （Un=DC220V ， IN=1.1A ，  PN=185W ， n=1500RPM ，绝缘等级E ）
8、DQ10三相鼠笼式异步电动机（ AC3800V/220V，接法 Y/Δ，转速 1420 RPM，功率100W ,电流0.5A，绝缘等级E）
9、DQ11三相线绕式异步电动机（AC220V，接法 Y，转速 1380 RPM，功率120W ,电流0.6A，绝缘等级E）
10、GDQ12线绕式异步电机起动与调速电阻箱
提供0、2、5、15、35五档同轴联调的三相绕线异步电动机转子起动、调速电阻一组。
11、DQ14三相同步电机
作为发电机使用时PN（W）=170W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.45A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=14V，IfN（A）=1.2A，绝缘等级E级。
（作为电动机使用时，PN（W）=90W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.35A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=10V，IfN（A）=0.8A，绝缘等级E级。
12、DQ15单相电容起动异步电动机
（AC220V，转速 1400 RPM，功率90W ,电流1.45A，启动电容35uF ，绝缘等级E）
13、DQ16单相电容运转异步电动机
Un=220V、IN=1.0A、P_N（W）=120W、n=1420r/min
14、DQ19校正直流测功机（220V、2.2A、 355W、1500r/min）
即可作电动机又可作测功机，做电动机使用时，可作为发电机的原动机，也可用于拖动电动机完成四象限测试；作测功机使用时，由于电机经特殊设计，容量是被测电机的2～3倍，并经精密仪器校正，能很好的完成被测电机的加载输出转矩的测试。
15、DQ22直流数字电压、毫安、安培表(三只)
    直流数显电压表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围0-300V。手动量程为：2V、20V、300V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
    直流数显毫安表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-2000mA。手动量程为：20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
    直流数显电流表一只，测量范围0～5A，三位半数显，精度为0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
16、DQ25单三相智能型功率、功率因数表
    由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能同时测量两路单相功率P1、P2，三相功率等于两路功率之和（两表法测量三相总功率）。功率测量精度为1.0级，功率因数测量范围0.3-1.0，电压电流量程为450V和5A，能自动判别负载性质（感性显示“L”，容性显示“C”，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。
17、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻)
18、DQ27三相可调电阻器(三组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻)
19、DQ28三相可调电感器实验箱
    每相均由一个127V/0.5A的固定电抗器和一个0～250V的自耦调压器组成，既可作固定电感和可调电抗器使用，也可作自耦调压器使用。
20、DQ29可调电阻器、电容器
    提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盘电阻各一组，35μF/450V、4μF/450V电力电容各1只。
21、DQ31波形测试及开关板
    由变压器的波形测试部分和两个三刀双掷开关、一个双刀双掷开关组成。
22、DQ32旋转灯、并网开关、同步机励磁电源
    由并网用的三组相灯<黄、绿、红各两只>,一组并网开关和一组同步机励磁电源<5～40V/2.5A可调>组成。
23、DQ34 转矩、转速及机械功率测量仪
   可显示电机的转速，转矩，及输出机械功率。
24、DQ44数/模交流电流表
由三只数字交流电流表和一只指针式精密交流电流组成。 测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电流表一只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示，告警等功能。
25、DQ45数/模交流电压表
由三只数字交流电压表和一只指针式精密交流电流组成。 测量范围0～450V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电压表一只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围0～500V，分10V、30V、100V、300V，500V五档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示、告警等功能。
26、DQ39继电接触控制(一)
    提供交流接触器（线圈电压220V）三只，热继电器一只，电子式时间继电器（通电延时，工作电压220V）一只，变压器（220V/26V/6.3V）、整流电路、能耗制动电阻（10Ω/25W）各一组，带灯按钮（黄、绿、红各一只）三只。面板上画有器件的外形，并将各器件的工作端子引到面板上，供实验接线用，器件的工作状态均有发光二极管指示。面板设有摇臂结构，可看到具体器件并对可需要调节的器件进行调节。
27、DQ39-1继电接触控制(二)
    提供中间继电器（线圈电压220V）二只，热继电器一只，熔断器三只，转换开关三只，按钮一只，行程开关四只，信号灯、保险丝座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供实验接线用，中间继电器及热继电器的工作状态用发光二极管指示。
28、DK08给定及实验器件
    提供给定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）、二极管、24V电源及电感。
29、DK09新器件特性实验
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成电力电子新器件特性实验。
30、DK14单相交直交变频原理
      根据普通高等教育“九五”国家级重点教材，王兆安、黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的相关内容进行开发，用于展示交直交变频原理，主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解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波形成的过程；2、交直交变频电路在不同负载（电阻，电感和电机）时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；3、IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。
31、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进行调速的目的，主要由三大部分组成，即主回路部分、控制电路部分和调节部分。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产生PWM脉冲波，PWM波脉冲发生器产生的四路控制脉冲，分别驱动四个桥臂的IGBT管；调节部分由两个PI调节器组成，并通过速度环、电流环构成的反馈回路使电机的转速稳定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。
32、 护套手枪插结构连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，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，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触优良。
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