一、概述

“XYDD-504型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置 ” 依據(jù)高等院?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國(guó)內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，精心研制而成。在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價(jià)比高。

二、特點(diǎn)

1 、 綜合性強(qiáng) 本裝置綜合了目前各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2 、 適應(yīng)性強(qiáng) 能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進(jìn)程作有機(jī)的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)，只需添加部件即可。

3 、 整套性強(qiáng) 從電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配套。

4 、 直觀性強(qiáng) 各實(shí)驗(yàn)掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護(hù)方便。

5 、 科學(xué)性強(qiáng) 裝置占地面積少，節(jié)約實(shí)驗(yàn)用房，減少基建投資；配套的小電機(jī)均經(jīng)設(shè)計(jì)，可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù)；小電機(jī)耗電省，節(jié)約能源，實(shí)驗(yàn)噪聲小，整齊美觀，實(shí)驗(yàn)環(huán)境；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)合理，除了加深理論知識(shí)外還可結(jié)合實(shí)際開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

6 、 開(kāi)放性強(qiáng) 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護(hù)等功能，各測(cè)量?jī)x表均有可靠的保護(hù)功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核提供一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于整套裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造了條件。

7 、 先進(jìn)性強(qiáng) 本裝置著重從新器件高度來(lái)考慮，在保留了晶閘管實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動(dòng)以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)新器件有足夠的認(rèn)識(shí)和了解，緊跟時(shí)代步伐。

三、適用范圍

本裝置涵蓋了各高等院校等所開(kāi)設(shè)的 “ 電力電子技術(shù) ( 或稱半導(dǎo)體變流技術(shù) )” 、 “ 直流調(diào)速 ” 、 “ 交流調(diào)速 ” 、 “ 電機(jī)控制 ” 、 “ 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) ” 及 “ 控制理論 ” 等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

四、技術(shù)性能

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℃ ） 海撥＜ 4000m

3 、裝置容量：＜ 1.5KVA

4 、外形尺寸： 187.3×72.5× 162.2 cm 3

五、裝置的基本裝備

1 、 XY01 電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）

（ 1 ）交流電源（均帶有過(guò)流保護(hù)措施）

提供交流電源：直流調(diào)速檔為三相交流電 200V/ 3A

交流調(diào)速檔為三相交流電 240V/ 3A

（ 2 ）高壓直流電源

勵(lì)磁電源： 220V （ 0.5A ），具有輸出短路保護(hù)。

（ 3 ）數(shù)字式儀表

1 ．交流數(shù)字電壓表：可通過(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度 1.0 級(jí)；

2 ．真有 效值交流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍 0 ～ 500V ，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度 0.5 級(jí)，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；

3 ．真有 效值交流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍 0 ～ 5A ，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度 0.5 級(jí)，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；

4 ．直流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍 0 ～ 300V ，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為 10M Ω ，精度 0.5 級(jí)，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；

5 ．直流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍為 0 ～ 5A ，三位半數(shù)顯，精度 0.5 級(jí)，具有超量程報(bào)警、指示、切斷總電源等功能，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。

（ 4 ）人身安全保護(hù)體系

三相隔離變壓器一組：三相電源通過(guò)三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計(jì)），對(duì)人身安全起到保護(hù)作用。

電壓型漏電保護(hù)器 1 ：對(duì)隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。

電壓型漏電保護(hù)器 2 ：對(duì)隔離變壓器后的線路及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并切斷電源，確保人身安全。

電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過(guò)一 定值，即切斷電源。

實(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接及插座分開(kāi)，不能混插。強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（ 5 ）實(shí)驗(yàn)管理器

具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能；還可以自動(dòng)記錄與區(qū)分由于接線或操作錯(cuò)誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

（ 6 ）控制屏其它設(shè)施

控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)有 12 芯、 10 芯、 4 芯、 3 芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩邊設(shè)有單相三極 220V 電源插座及三相四極 380V 電源插座，還設(shè)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)照明用的 40W 日光燈一盞。

2 、 XY02 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，形狀似長(zhǎng)方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。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。

3 、 XY03 － 1 不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測(cè)速系統(tǒng)（歐姆龍 1024 光電編碼器）及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表

4 、 XY27 三相可調(diào)電阻（每組 900Ω×2/0 .41A ）

5 、 XY03 晶閘管主電路

提供 12 只 5A /1000V 的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設(shè)有保護(hù)裝置，正、反橋晶閘管可通過(guò)外加信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表 ±300V ，精度 1.0 級(jí)帶鏡面直流電流表 ± 2A ，精度 1.0 級(jí)各一只和平波電抗器一組。

6 、 XY04 三相晶閘管觸發(fā)電路

提供三相觸發(fā)電路、功放電路等，與 “XY03” 配套使用。

7 、 XY05 晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路共五種觸發(fā)電路。

8 、 XY06 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（ Ⅰ ）

提供以下模塊：電流反饋與過(guò)流保護(hù)（ FBC+FA ）、給定器（ G ）、轉(zhuǎn)速變換器（ FBS ）、速度調(diào)節(jié)器（ ASR ）、反號(hào)器（ AR ）、電流調(diào)節(jié)器（ ACR ）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（ DPT ）、零電平檢測(cè)（ DPZ ）及邏輯控制器（ DLC ）。

9 、 XY07 直流斬波電路

主要由斬波器觸發(fā)電路及斬波主電路兩大部分組成。

10 、 XY08 給定及實(shí)驗(yàn)器件

提供給定（ ±15V 可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管、 24V 電源及電感。

11 、 XY09 新器件特性實(shí)驗(yàn)

提供 SCR 、 MOSFET 、 IGBT 、 GTO 、 GTR 新器件，與 DJK06 配套使用，可測(cè)定其特性曲線；與 DJK12 配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。

12 、 XY10 可調(diào)電阻、電容箱

提供耐壓 AC63V 的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為 0.1 ～ 11.37uF ， 0 ～ 999KΩ 十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組。

13 、 XY11 單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載

提供了一只 0 ～ 250V/0.5KVA 單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供可調(diào)電源；一個(gè)整流濾波電路以及 0 ～ 90Ω/ 1.3A （串聯(lián)）或 0 ～ 45Ω/ 2.6A （并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。

14 、 XY12 變壓器實(shí)驗(yàn)

提供三相芯式變壓器一個(gè)（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(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；還設(shè)有三相不控整流電路和逆變變壓器各一組。

15 、 XY13 功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱

主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性。主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、 PWM 波形發(fā)生器。

（ 1 ）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括 ±5V 、 +20V 、 ±15V 直流電源。

（ 2 ）驅(qū)動(dòng)電路：包括 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 和 GTO 的驅(qū)動(dòng)電路。其中 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路采用了芯片 EXB841 。

（ 3 ） PWM 波形發(fā)生器：由 SG3525 為核心的 PWM 波形發(fā)生器主要為新器件驅(qū)動(dòng)電路提供 PWM 驅(qū)動(dòng)波形；可以通過(guò)頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過(guò)占空比電位器來(lái)調(diào)節(jié) PWM 波的占空比；頻率范圍分為 2 擋，通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)切換，高頻檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路提供 PWM 波形，頻率調(diào)節(jié)范圍 4KHz ～ 10KHz ；低頻檔是為 GTR 和 GTO 驅(qū)動(dòng)電路提供 PWM 波形，頻率調(diào)節(jié)范圍 400Hz ～ 1KHz ；占空比均能從 0% 調(diào)至 100 % 。

16 、 XY14 單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育教材《電力電子技術(shù)》 的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行開(kāi)發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解 SPWM 正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)的形成方法，了解 IGBT 管集成驅(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(guò)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 管集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。

17 、 XY15 自控原理實(shí)驗(yàn)

提供穩(wěn)壓電源、交 / 直流數(shù)字電壓表、低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、六位數(shù)顯頻率計(jì)、階躍信號(hào)發(fā)生器及典型的控制環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、超前滯后校正環(huán)節(jié)，還可以組成微分、延遲等各種電路）等。