VSDD-2現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置

一、概述
      本實(shí)驗(yàn)裝置是依據(jù)西安交通大學(xué)王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》教材實(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)，對(duì)原"VSDD-1電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置"在外形、功能上進(jìn)行優(yōu)化組合，精心研制而成。

(此圖片僅作為結(jié)構(gòu)參考，具體實(shí)物要根據(jù)配置而定）
 

二、適用范圍
VSDD-2現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置涵蓋了各高等院校等所開(kāi)設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導(dǎo)體變流技術(shù)"等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

三、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：＜1000W
4、外形尺寸：1700×700×1580mm

四、裝置的基本裝備
1、DX-01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（帶有過(guò)流保護(hù)措施）提供交流電源：三相交流電源(220V/1.5A)
(2）高壓直流電源：輸出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10MΩ，精度0.5級(jí)；
⑤．直流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍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。
(4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測(cè)量范圍0～±300V，為中零式，精度為1.0級(jí)）直流電流表（測(cè)量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級(jí)）
(5）三相可調(diào)電阻（90Ω×2/0.41A一個(gè) 、900Ω×2/0.41A兩個(gè)）
(6）平波電抗器：提供100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線性。
(7）給定：±15V可調(diào)電壓輸出，帶數(shù)顯，指示輸出電壓。
(8）單相調(diào)壓：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)交流電源，并帶短路保護(hù)。
(9）三相整流濾波電路：可對(duì)單相及三相交流電源進(jìn)行整流和濾波，具有輸出短路保護(hù)。
(10）變壓器：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），用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。
(11）人身安全保護(hù)體系 三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(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，使主電路輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計(jì)），對(duì)人身安全起到一定的保護(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。
(12）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。
(13）控制屏其它設(shè)施 控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根方型不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)有7芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩側(cè)設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
2、DX02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)方體結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜，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、DX03-1三相可控整流電路（一）
提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。 三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖，同時(shí)提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
4、DK05晶閘管觸發(fā)電路
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。
5、DK05-1晶閘管觸發(fā)電路（二）
提供KC08交流調(diào)功觸發(fā)電路、及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)等。
6、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路　　
主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供電源、驅(qū)動(dòng)電路及PWM波形發(fā)生器。
(1）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
(2）驅(qū)動(dòng)電路：包括GTO 和 GTR， MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用芯片EXB841，其它的由運(yùn)放、門電路及分立元件組成。
(3）PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅(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；占空比可從0%調(diào)至100%。
7、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育"九五"重點(diǎn)教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）的內(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）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。
8、DK19半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?？赏瓿?開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測(cè)試"以及"電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出的影響"等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
9、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn)
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)內(nèi)容而設(shè)計(jì)。提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用的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)。
10、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)
通過(guò)對(duì)四個(gè)橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來(lái)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、四種IGBT管組成；控制回路部分由芯片產(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(guò)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。本實(shí)驗(yàn)箱可完成的實(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)。
11、DX17實(shí)驗(yàn)元器件
提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)）、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）二極管及燈座、RC吸收電路?！?br />12、DX03-2 三相可控整流電路（二） 
提供 6 只 5A /1000V 的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有 RC 吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
三相觸發(fā)電路由晶閘管新型集成觸發(fā)電路 TC787 組成，體現(xiàn)了現(xiàn)代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的新應(yīng)用；同時(shí)提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
13、DX12 斬控式交流調(diào)壓電路
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)內(nèi)容而設(shè)計(jì)，采用全控型器件 IGBT 管實(shí)現(xiàn) " 斬控式交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn) " 。
14、DX14 單端反激式隔離開(kāi)關(guān)電源
輸入交流電壓范圍為 100V ～ 264V ，輸出為一組直流電源，分別為24V/2.5A ，在輸入交流電壓和直流輸出負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化率小于 0.3% 。
15、DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速表
16、DQ07-1直流發(fā)電機(jī)（240W，220V，1500r/min）
17、DQ09直流他（并）勵(lì)電動(dòng)機(jī)（185W，220V，1500r/min）
18、DQ17單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)
19、VS07實(shí)驗(yàn)連接線：
根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無(wú)氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)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(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。

五、本裝置能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以上配置）
(一）晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
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）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 Tca785 組成）
5）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 KC04/KC09 等組成）
6）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)（由 TC787 組成）
(二）晶閘管線路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1）單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
2）單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
3）單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
4）三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
5）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
6）三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
7）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
8）單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗(yàn)
9）單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
10）單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn)
11）三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
(三）新器件特性及驅(qū)動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 
1）單向晶閘管（ SCR ）特性實(shí)驗(yàn)
2）可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）特性實(shí)驗(yàn)
3）功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET ）特性實(shí)驗(yàn)
4）功率晶體管（ GTR ）特性實(shí)驗(yàn)
5）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性實(shí)驗(yàn)
6）可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
7）功率場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
8）功率晶體管（ GTR ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
9）絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)
(四）典型新器件線路實(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）半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
4）單端反激式隔離開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗(yàn)
5）直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、 Cu ｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路）
6）單相斬控式交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn) 
(五）交直流調(diào)速系統(tǒng)
1）直流調(diào)速系統(tǒng)各主要單元的研究
2）轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)H橋可逆直流調(diào)速系統(tǒng)（IGBT）
3）單相交-直-交變頻調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（單相交流電機(jī)負(fù)載）

六、實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x表組件、電機(jī)及掛箱明細(xì)表：