KHDT-505現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗裝置

KHDD-505現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗裝置是依據(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)》教材實驗大綱的要求，吸收國內(nèi),、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點,，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,，對原"KHDDZ-01電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置"在外形、功能上進(jìn)行優(yōu)化組合,，精心研制而成,。涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的"電力電子技術(shù)"、"半導(dǎo)體變流技術(shù)"等專業(yè)課程所要求的實驗項目,。
一,、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℃　相對濕度＜85％（25℃）　海撥＜4000m 
3,、裝置容量：＜1000W 4、外形尺寸：1550×795×1470 mm
二,、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：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級,； 
②真有效值交流數(shù)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,，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：測量范圍0～5A,，量程自動判斷、自動切換,，精度0.5級,，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：測量范圍0～300V,，三位半數(shù)顯,，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級,； 
⑤直流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A,，三位半數(shù)顯，精度0.5級,，具有超量程報警,、指示,、切斷總電源等功能。 
（4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測量范圍0～±300V,，為中零式,，精度為1.0級）直流電流表（測量范圍0～±2A，為中零式,，精度為1.0級） 
（5）三相可調(diào)電阻（90Ω×2/0.41A一個 ,、900Ω×2/0.41A兩個） 
（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)的實驗提供可調(diào)交流電源,，并帶過流保護(hù)。 
（9）三相整流濾波電路：可對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（該變壓器有2 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驗,。 
（11）人身安全保護(hù)體系 三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護(hù)器,，然后經(jīng)鑰匙開關(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）,，對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：對隔離變壓器后的線路及實驗過程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù),，發(fā)出報警信號并切斷電源,，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,，漏電流超過一定值,，即切斷電源。
實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開,，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝,，使用安全,、可靠、防觸電,。 
（12）實驗管理器: 
具有設(shè)定實驗時間,、定時報警、切斷電源等功能,；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯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,，可掛置實驗部件，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?？刂破羶蓚?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,，形狀似長方體結(jié)構(gòu),，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜,，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寬敞舒適的工作臺面,。實驗桌還設(shè)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,。配有示波器擱板,。
3、DX03三相可控整流電路（一）: 
提供6只5A/1000V的晶閘管,，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護(hù)裝置,，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗。 三相觸發(fā)電路由KC04,、KC41,、KC42、4066等集成電路組成,，可通過鈕子開關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖,，同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。 
4,、DX04晶閘管觸發(fā)電路（一）:  
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實驗,、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗。
5,、DX05晶閘管觸發(fā)電路（二）: 
提供正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗,、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路實驗及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路實驗共三種。
6,、DX06功率器件驅(qū)動與保護(hù)電路（一）: 
主要是為完成器件特性實驗提供電源,、驅(qū)動電路及PWM波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅(qū)動電路提供電源,，包括±5V,、±15V和+20V直流電源。
（2）驅(qū)動電路：包括MOSFET和IGBT的驅(qū)動電路,。其中IGBT的驅(qū)動電路采用專用芯片EXB841,，其它的由運放、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)生器主要是為器件驅(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形,，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比,。頻率范圍分為2擋,，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動電路提供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、DX07功率器件驅(qū)動與保護(hù)電路（二）:  
提供GTO和GTR的驅(qū)動保護(hù)電路,，PWM信號和直流電源均從PE14上取,。
8、DX08單相交直交變頻原理: 
根據(jù)普通高等教育"九五"國家重點教材王兆安,，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)制信號的形成方法，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(fù)載（電阻，電感或電機）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。 
9,、DX09 DC/DC變換電路:  
提供了DC/DC變換電路實驗的主電路和控制電路,。電力電子器件為IGBT,，控制電路采用PWM控制集成電路SG3525,，掛箱面板上還提供了所需的觀測孔。
10,、DX10半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源: 
提供了半橋型開關(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；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525,，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案,。可完成"開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內(nèi)容,。
11,、DX11直流斬波實驗: 
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。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,。
12、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,，采用全控型器件IGBT管實現(xiàn)"斬控式交流調(diào)壓實驗",。
13、DX13單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路:  
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,，實現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實驗內(nèi)容,。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調(diào)壓實驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成觸發(fā)控制電路,；在交流調(diào)功實驗中采用由555時基電路組成觸發(fā)控制電路,。
14,、DX14單端反激式隔離開關(guān)電源: 
輸入交流電壓范圍為50V～200V，輸出為三組直流電源,，分別為+5V,、5A；+12V,、1A,；-12V、1A,，在輸入交流電壓和直流輸出負(fù)載變化時輸出電壓的變化率小于0.3%,。
15、DX15 PS-ZVS-PWM軟開關(guān)技術(shù): 
主要包括H橋電路,、控制電路和穩(wěn)壓反饋電路,，用于展現(xiàn)移相零電壓開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。H橋電路有四只MOSFET管組成,，控制電路采用全橋軟開關(guān)電源移相PWM控制芯片UCC3895和驅(qū)動芯片HIP4081組成,，穩(wěn)壓反饋電路由TL431等元件組成。
16,、DX16整流電路有源功率因數(shù)校正: 
主要有整流電路,、升壓變換器、控制電路三部分組成,?？刂齐娐凡捎霉β室驍?shù)控制芯片UCC3817N和外圍元器件組成。最大輸出功率是100W（200V±5%,，0.5A）,，工作頻率為100KHz。通過適當(dāng)?shù)倪B線可以完成下列實驗項目： 
(1)無濾波電容的整流電路帶純阻性負(fù)載的測試
(2)有濾波電容的整流電路帶純阻性負(fù)載的測試
(3)整流電路有源功率因數(shù)校正的測試 
(4)控制電路的波形測試,，功率柵極控制信號觀察
(5)整流電路有源功率因數(shù)校正電路的性能測試
17,、DX17實驗元器件: 
提供晶閘管（均設(shè)有RC吸收和保險絲保護(hù)）、壓敏電阻（作為過壓保護(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,。
18,、DX18單端電流反饋他激式隔離開關(guān)電源: 
采用專用集成電路UC3844作PWM控制器，可直接驅(qū)動MOSFET功率場效應(yīng)管,。通過與直流可調(diào)電源,、負(fù)載的配合可展示電路原理，各點波形測試,，輸入電壓和負(fù)載改變時的波形變化和性能測試等項目,。
19,、DX19升、降壓與復(fù)合斬波電路: 
通過PWM控制器與兩個IGBT三極管,，兩個二極管的簡單聯(lián)結(jié),，配以發(fā)電機、電動機的組合負(fù)荷,，用雙蹤示波器能展示降壓電路的第一象限電壓-電流圖,，升壓電路的第二象限電壓-電流圖，復(fù)合電路的第一,、第二象限電壓－電流圖,。同時能展示以上三種狀態(tài)下的續(xù)流、臨界斷流,、斷流時的電壓,、電流波形(改變輸入電壓、改變PWM脈寬,、改變負(fù)荷電機力矩),。并可簡單地聯(lián)結(jié)成升,、降壓與復(fù)合電路,，由于結(jié)構(gòu)上的特點，實驗還可演示斬波電路電機負(fù)荷能耗制動,、回饋制動等的實驗效果,。
20、DX20三相可控整流電路（二）: 
提供6只5A/1000V的晶閘管,，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護(hù)裝置,，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗,。 三相觸發(fā)電路由專用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；同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等,。
21,、DX21晶閘管觸發(fā)電路（三）:  
由西門子專用晶閘管集成觸發(fā)電路Tca785組成，可完成單相集成觸發(fā)電路實驗,，體現(xiàn)了現(xiàn)代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的新應(yīng)用,。
22,、DX22單相智能功率、功率因數(shù)表: 
由微電腦,、高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片和全數(shù)顯電路構(gòu)成,。通過鍵控,、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。在硬,、軟件上均分八檔區(qū)域,，自動判斷、自動換檔,，功率測量精度1.0級，電壓,、電流量程分別為450V,、5A，還可儲存數(shù)據(jù),，供隨時查閱,。
23,、DQ03-1不銹鋼電機導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)（日本歐姆龍1024光電編碼器）及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
24,、DQ07-1直流復(fù)勵發(fā)電機
25,、DQ09直流并勵電動機
26、DQ17單相電阻啟動異步電動機
27,、實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點,，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護(hù) 結(jié)構(gòu)手的槍插連接線（不存在任何觸電的可能）,，里面采用無氧銅抽絲而
成頭發(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、強度大,、防硬化,、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質(zhì)件外 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,，這樣大大提高了實驗的安全及合理性,。
三、實驗項目（全配）: 
（一）晶閘管觸發(fā)電路實驗項目: 
1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2.正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗
3.鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗
4.單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由Tca785組成）
5.三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由KC04等組成）
6.三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由TC787組成）
（二）晶閘管線路實驗項目: 
1.單相半波可控整流電路實驗
2.單相橋式半控整流電路實驗
3.單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
4.三相半波可控整流電路實驗
5.三相橋式半控整流電路實驗
6.三相半波有源逆變電路實驗
7.三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
8.單相并聯(lián)逆變電路實驗
9.單相交流調(diào)壓電路實驗
10.單相交流調(diào)功電路實驗
11.三相交流調(diào)壓電路實驗
（三）新器件特性及驅(qū)動保護(hù)實驗項目: 
1.單向晶閘管（SCR）特性實驗
2.可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實驗
3.功率場效應(yīng)管（MOSFET）特性實驗
4.功率晶體管（GTR）特性實驗
5.絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實驗
6.可關(guān)斷晶閘管（GTO）驅(qū)動與保護(hù)電路實驗
7.功率場效應(yīng)管（MOSFET）驅(qū)動與保護(hù)電路實驗
8.功率晶體管（GTR）驅(qū)動與保護(hù)電路實驗
9.絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅(qū)動與保護(hù)電路實驗
（四）典型新器件線路實驗: 
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.半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
4.單端反激式隔離開關(guān)電源實驗
5.單端電流反饋他激式隔離開關(guān)電源實驗
6.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、Cuｋ斬波電路,、Sepic斬波電路,、Zeta斬波電路）
7.升、降壓與復(fù)合斬波電路實驗
8.單相斬控式交流調(diào)壓電路實驗
9.整流電路有源功率因數(shù)校正實驗
10.軟開關(guān)技術(shù)實驗

四,、儀表組件,、電機及掛箱明細(xì)表：

五,、基本配置能完成的實驗：

（一）晶閘管觸發(fā)電路實驗項目: 
1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2.鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗
3.三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由KC04等組成）
（二）晶閘管線路實驗項目: 
1.單相半波可控整流電路實驗
2.單相橋式半控整流電路實驗
3.單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
4.三相半波可控整流電路實驗
5.三相橋式半控整流電路實驗
6.三相半波有源逆變電路實驗
7.三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
8.單相并聯(lián)逆變電路實驗
9.單相交流調(diào)壓電路實驗
（三）新器件特性及驅(qū)動保護(hù)實驗項目: 
1.單向晶閘管（SCR）特性實驗
2.功率場效應(yīng)管（MOSFET）特性實驗
3.絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實驗
4.功率場效應(yīng)管（MOSFET）驅(qū)動與保護(hù)電路實驗
5.絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅(qū)動與保護(hù)電路實驗
（四）典型器件線路實驗: 
1.單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實驗
2.半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
3.基本配置實驗項目：直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路,、升降壓斬波電路,、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路,、Zeta斬波電路）

六,、用戶根據(jù)需要完成的實驗內(nèi)容及配置功能的檔次，選擇需要的實驗測量儀表組件,、電機及掛箱,。基本配置（用戶可在基本配置的基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況選購部件）: