電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置,，采用掛件結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行自由組合,，故結(jié)構(gòu)緊湊,，使用方便，功能齊全,，綜合性能好,，能在一套裝置上完成《電力電子技術(shù)》、《自動(dòng)控制系統(tǒng)》,、《直流調(diào)速系統(tǒng)》,、《交流調(diào)速系統(tǒng)》,、《電機(jī)控制》及《控制理論》等課程所開(kāi)設(shè)的主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,。
其中電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)部分，廠家推薦了十八個(gè)實(shí)驗(yàn),，內(nèi)容豐富,，涵蓋了西安交大王兆安主編，上海理工大學(xué)莫正康主編等國(guó)內(nèi)主流教材的全部?jī)?nèi)容,。推薦實(shí)驗(yàn)包括控制電路(弱電)實(shí)驗(yàn),、控制電路加主電路綜合實(shí)驗(yàn)、新器件特性實(shí)驗(yàn)及其驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)三部分,。
1/功能概述
1．1 控制電路(弱電) 實(shí)驗(yàn)控制電路主要為主電路提供觸發(fā)脈沖,，根據(jù)不同需要可提供觸發(fā)脈沖控制單相半波可控整流電路、單相橋式半控整流電路,、單相橋式全控整流及有源逆變電路,、三相半波可控整流及有源逆變電路、三相橋式半控整流電路,、三相橋式全控整流及有源逆變電路,、單相交流調(diào)壓電路、三相交流調(diào)壓電路,。
在DJK03—1掛箱中布置了單結(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,。西門子TCA785觸發(fā)電路，用來(lái)給單相電路提供觸發(fā)脈沖,。DJK02—1掛箱為三相晶閘管觸發(fā)電路,，主要為三相電路提供觸發(fā)脈沖,。
在這一部分廠家推薦了四個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是：一,、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn),；二,、正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)；三,、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn),； 四、西門子TCA785集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn),。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘煜び|發(fā)電路的工作原理及電路中各元件的作用,；掌握觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法。主要任務(wù)是用示波器測(cè)量,，觀察，記錄各觀測(cè)點(diǎn)的波形,。
1．2 控制電路加主電路綜合實(shí)驗(yàn)
這一部分推薦了十二個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是：五,、單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn),；六、單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn),；七,、單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；八,、三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn),；九,、三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn),；十,、三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)；十一,、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn),；十二、單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)(1),；十三,、單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)(2)；十四,、單相交流調(diào)功電路實(shí)驗(yàn),；十五、三相交流調(diào)壓電
路實(shí)驗(yàn),；十六,、直流斬波電路原理實(shí)驗(yàn)。
這部分實(shí)驗(yàn)的目的為：加深理解整流,、逆變,、交流調(diào)壓電路的工作原理及其帶電阻負(fù)載,，電阻電感負(fù)載,，帶與不帶續(xù)流二極管時(shí)的工作情況。主要測(cè)量不同觸發(fā)角時(shí)(如30,。60,。90。120,。150,。180。)輸出電壓的大小,，測(cè)量不同觸發(fā)角時(shí)負(fù)載兩端及晶閘管兩端的電壓波形,。
隨著觸發(fā)角的增大輸出電壓逐漸減小，通過(guò)觸發(fā)脈沖移相來(lái)改變輸出電壓,。
1．3 新器件特性實(shí)驗(yàn)及其驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)這一部分推薦了兩個(gè)實(shí)驗(yàn),， 即十七、SCR,，GTO,，MOSFET,，GTR，IGBT特性試驗(yàn),，其目的為掌握各種電力電子器件的工作特性及其對(duì)觸發(fā)信號(hào)的要求,。主要調(diào)節(jié)、觀察,、記錄給定觸發(fā)電壓ug,，調(diào)節(jié)過(guò)程中回路電流Id以及各器件的管壓降Ur。,；十八,、GTO，MOSFET,，GTR,，IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑椋?理解各種自關(guān)斷器件對(duì)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路的要求,， 電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),；掌握由自關(guān)斷器件構(gòu)成PWM直流斬波電路原理與方法。
DJK12掛件是功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路試驗(yàn)箱,，可拖動(dòng)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速實(shí)驗(yàn),。掛件有以下幾部分組成：PWM信號(hào)與發(fā)生電路(PWM)、GTO驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路(GTO),、GTR驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路(GTR),、MOSFET驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路(MOSFET)、IGBT驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路(IGBT),。
PWM波形發(fā)生器是為新器件驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形,，其工作原理是由SG3525為核心的PWM發(fā)生器。實(shí)驗(yàn)時(shí),，把PWM波形發(fā)生器的輸出接至各驅(qū)動(dòng)電路輸入,，用示波器在驅(qū)動(dòng)電路的輸出端觀察相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)波形。用紐子開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換,， 可選擇高頻和低頻的PWM波形,，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)電路所用，頻率調(diào)節(jié)范圍從2～10k,， 低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動(dòng)電路所用,，頻率范圍從200～1000Hz。通過(guò)調(diào)節(jié)電位器WI,，可對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié),；輸出PWM波的占空比由電位器W2進(jìn)行調(diào)節(jié)。在驅(qū)動(dòng)電路正常工作后，將占空比調(diào)小,，然后合上主電路電源開(kāi)關(guān),，再調(diào)節(jié)占空比，用示波器觀測(cè),，記錄不同占空比時(shí)基極的驅(qū)動(dòng)電壓,、自關(guān)斷器件管壓降及負(fù)載上的波形。測(cè)定并記錄不同占空比a時(shí)負(fù)載的電壓平均值Ua,。
2,、實(shí)驗(yàn)安排與實(shí)施
2．1 實(shí)驗(yàn)安排
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能強(qiáng)大，可開(kāi)出的有關(guān)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)很多,，而一般說(shuō)來(lái),，學(xué)生的電力電子技術(shù)試驗(yàn)課程大綱實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限(一般為8～10學(xué)時(shí))，我們選擇五次典型實(shí)驗(yàn)作為必修,，如：一,、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)；二,、單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn),；三、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn),； 四,、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)； 五,、SCR,、GTO、OSFET,、GTR,、IGBT特性實(shí)驗(yàn),。其他未選中的實(shí)驗(yàn)采用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的形式供有興趣的同學(xué)自主選擇,。利用晚上和周日的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放， 由同學(xué)們自主選擇實(shí)驗(yàn),。這樣既提高
了學(xué)生的受益面,，又提高了設(shè)備的利用率。起到了好的效果,。
2．2 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備即為實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)階段,，是保證實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行的必要步驟。每次實(shí)驗(yàn)前都應(yīng)先進(jìn)行預(yù)習(xí),，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效率,，否則就有可能在實(shí)驗(yàn)時(shí)不知如何下手，浪費(fèi)時(shí)間，完不成實(shí)驗(yàn)要求,，甚至有可能損壞實(shí)驗(yàn)裝置,。因此，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)做到：
(1)復(fù)習(xí)教材中與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的內(nèi)容,，熟悉與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí),。
(2)閱讀不同類型實(shí)驗(yàn)的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)， 了解本次實(shí)驗(yàn)的目的和內(nèi)容,；掌握本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理和方法,；明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。
(3)寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告,，其中包括實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的詳細(xì)接線圖,、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等,。
(4)實(shí)驗(yàn)中使用的zui關(guān)鍵性的儀器為示波器,，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)首先學(xué)會(huì)示波器的使用，能進(jìn)行熟練操作,。
2．3 實(shí)驗(yàn)實(shí)施
在完成理論學(xué)習(xí),、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等環(huán)節(jié)后，就可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段,。實(shí)驗(yàn)時(shí)要做到以下幾點(diǎn)：
(1) 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,，對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告作檢查，要求學(xué)生了解本次實(shí)驗(yàn)的目的,、內(nèi)容和方法,，只有滿足此要求后，方能允許實(shí)驗(yàn),。
(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置作介紹,，要求學(xué)生熟悉本次實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備,，明確這些設(shè)備的功能與使用方法,。
(3)按實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn)小組成員進(jìn)行明確的分工,， 以保證實(shí)驗(yàn)操作協(xié)調(diào),，記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，各人的任務(wù)在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中實(shí)行輪換,， 以便實(shí)驗(yàn)參加者能全面掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù),，提高動(dòng)手能力。
(4)按預(yù)習(xí)報(bào)告上的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)詳細(xì)線路圖進(jìn)行接線,，一般情況下,，接線次序?yàn)橄戎麟娐罚罂刂齐娐罚幌却?lián),，后并聯(lián),。完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接線后，必須進(jìn)行自查,。串聯(lián)回路從電源的某一端出發(fā),，按回路逐項(xiàng)檢查各儀表、設(shè)備,、負(fù)載的位置,、極性等是否正確；并聯(lián)支路則檢查其兩端的連接點(diǎn)是否在的位置,。距離較遠(yuǎn)的兩連接端必須選用長(zhǎng)導(dǎo)線直接跨接,，不允許用2根導(dǎo)線在實(shí)驗(yàn)裝置上的某接線端進(jìn)行過(guò)渡連接。
(5)實(shí)驗(yàn)時(shí),，按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)所提出的要求及步驟,，逐項(xiàng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和操作。除作階躍啟動(dòng)試驗(yàn)外,，系統(tǒng)啟動(dòng)前,，使負(fù)載電阻值z(mì)ui大，給定電位器處于零位,；測(cè)試記錄點(diǎn)的分布應(yīng)均勻,；改接線路時(shí)，必須斷開(kāi)主電源方可進(jìn)行,。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否正常,，所得數(shù)據(jù)是否合理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與理論相一致,。
(6)完成本次實(shí)驗(yàn)全部?jī)?nèi)容后,，請(qǐng)指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、記錄的波形,。經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后拆除接線,，整理好連接線、儀器,、工具,，使之物歸原位。
2．4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),、圖表，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告,，分析觀察到的現(xiàn)象,，回答相關(guān)問(wèn)題，交給實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師。教師按預(yù)習(xí)30％,，操作30％,，實(shí)驗(yàn)報(bào)告40％的比率給學(xué)生打分，提交實(shí)驗(yàn)成績(jī),。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備交貨驗(yàn)收后,，經(jīng)過(guò)三年的運(yùn)行，取得了良好的效果,。證實(shí)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),、綜合性實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的可行性和有效性,，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果,。