電力電子及電氣傳動實驗裝置的定義及主要組成部分

　　引言

　　隨著科技的不斷進步和社會的發展，電力電子及電氣傳動技術在各個領域得到了廣泛應用。為了更好地研究、開發和測試相關技術，電力電子及電氣傳動實驗裝置應運而生。本文將介紹電力電子及電氣傳動實驗裝置的定義、主要組成部分以及其在實驗研究中的重要意義。

　　定義

　　電力電子及電氣傳動實驗裝置是為了模擬、研究和驗證電力電子及電氣傳動系統的性能、特性和功能而設計的裝置。它可以提供一個可控、可測量和可重現的實驗環境，幫助研究人員深入理解電力電子及電氣傳動系統的工作原理和行為。

　　主要組成部分

　　一般來說，電力電子及電氣傳動實驗裝置由電源模塊、控制模塊、傳感器模塊和負載模塊等組成。其中，電源模塊提供所需的電力輸入，控制模塊用于控制實驗裝置的工作狀態，傳感器模塊用于采集實驗數據，負載模塊則模擬實際負載條件。

　　重要意義

　　電力電子及電氣傳動實驗裝置在電力電子及電氣傳動領域的教學和科研中起著重要作用。它不僅為學生提供了實踐操作的機會，幫助他們鞏固理論知識，還為研究人員提供了一個實驗平臺，促進技術的創新和發展。通過電力電子及電氣傳動實驗裝置的實驗研究，可以進一步提高電力電子及電氣傳動系統的效率、可靠性和控制性能，推動電力電子及電氣傳動技術的發展。

　　結尾

　　電力電子及電氣傳動實驗裝置是電力電子及電氣傳動領域中不可或缺的工具。它的出現為電力電子及電氣傳動技術的研究和應用提供了強有力的支持。希望本文對您了解電力電子及電氣傳動實驗裝置有所幫助。

     

一、概述
  電力電子及電氣傳動實驗裝置依據高等院校最新統編教材《電力拖動自動控制系統》（第三版）(上海大學陳伯時編著)、《電力電子技術》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)等實驗大綱的要求，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，精心研制而成。在同類產品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。
二、特點
  1、綜合性強
電力電子及電氣傳動實驗裝置綜合了目前國內各類學校電力電子、半導體變流、交直流調速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。
  2、適應性強
電力電子及電氣傳動實驗裝置能滿足各類學校相應課程的實驗教學，深度和廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學的進程作有機的結合，裝置采用積木式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
  3、整套性強
從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規格等均密切結合實驗的需要進行配套。
  4、直觀性強
各實驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。
  5、科學性強
裝置占地面積少，節約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數；小電機耗電省，節約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環境；實驗內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結合實際開設設計性實驗。
  6、開放性強
控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，使用安全可靠；控制屏還設有定時器兼報警記錄儀，為學生實驗技能的考核提供一個統一的標準。由于整套裝置經過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠的工藝作為保障，產品性能優良，所有這些均為開放性實驗室，創造了條件。
  7、先進性強
電力電子及電氣傳動實驗裝置著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗的基礎上，加入了新器件的特性、新器件的驅動以及典型的新器件應用的大量現代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。
三、適用范圍
    電力電子及電氣傳動實驗裝置涵蓋了各高等院校等所開設的“電力電子技術(或稱半導體變流技術)”、“直流調速”、“交流調速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統”及“控制理論”等專業課程所要求的實驗項目。
四、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：＜1.5KVA
  4、外形尺寸：187×70×158 cm3 
五、裝置的基本裝備
  1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構）
（1）交流電源（均帶有過流保護措施）
       提供交流電源：直流調速檔為三相交流電200V/3A。
                 交流調速檔為三相交流電240V/3A。
（2）高壓直流電源
勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。
（3）指示及測量儀表
    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；
    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，四位數字顯示，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，四位數字顯示，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0～500V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為調速系統提供電壓指示；
    5．直流數字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級，為調速系統提供電流指示。
（4）人身安全保護體系
    1）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。
    2）電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
3）實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。
4）強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（5）控制屏其它設施
    控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，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。控制屏兩邊設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。
2、DK02實驗桌
      1）實訓桌采用四個工業鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調節腳，方便高度調節，主體結構通過左、右各2個C字形鋁壓成型構件聯接，臺面高度約800mm，桌面板下設支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內適用工業鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構件為左、右對稱件，采用壓鑄成型工藝，經機加工、拋丸、噴砂，表面藍色靜電噴涂工藝。
2）實訓桌桌面采用25mm麻灰色高密度層壓板封邊特制，有效提高絕緣等級；
3）實訓儲物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結構，表面靜電噴涂；柜體設有門柜用于放置實訓掛箱，設有一個抽屜用于放置實訓導線和指導書等。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統及智能數顯轉速表
   4、DQ27三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）
   5、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，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。設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。
6、DK04三相晶閘管觸發電路
   提供三相觸發電路、功放電路，脈沖變壓器等，與“DK03”配套使用。
  7、DK05晶閘管觸發電路實驗
    提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發電路，KC05單相交流調壓，西門子TCA785集成觸發電路等。
8、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）
    提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節器（ASR）、反號器（AR）、電流調節器（ACR）等
9、DK10可調電阻、電容箱
   提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節范圍為0.1～11.37?F，0～999kΩ十進制可調電阻兩組；供電流調節器，速度調節器反饋回路使用，可靈活改變調節器的放大倍數及積分時間。
10、DK11單相調壓與可調負載
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電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯）或0～45Ω/2.6A（并聯）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。
  11、DK12變壓器實驗
    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），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。
12、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。
13、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流調速系統
  通過對四個橋臂上IGBT管的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部 分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。本實驗箱可完成的實驗項目有：（1）、全橋DC/DC 變換電路實驗（2）雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。
14、DK06-1 電機調速控制電路（II）
提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。
15、DQ07-1直流發電機(DC220V，240W，n=1500RPM)
16、DQ09直流并勵電動機 （Un=DC220V ， IN=1.1A ，  PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
17、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率100W ,電流0.6A，絕緣等級E）
18、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱
提供0、2、5、15的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
19、基于DSP的雙閉環空間矢量交流變頻調速系統
空間矢量脈寬調制-SVPWM，主要思想是把三相交流電機等效為直流電機，然后跟蹤圓形磁場。SVPWM主要由：波形發生器，Chark變換，扇區判斷，Park變換，橋臂作用時間，比較器，插入死區等模塊組成。
本實驗系統是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設計的高性能矢量控制變頻調速系統。系統由實驗箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅動模塊和24V開關電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器，三相鼠籠式異步電動機，增量式光電編碼器，聯軸器，固定電機導軌等組成。
  本系統可實現在線編程，通過XDS100V2  USB2.0仿真器在線仿真，提供源程序，可在線燒寫DSP程序。

20、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。