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(fā)展，電力電子及電氣傳動技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。為了更好地研究、開發(fā)和測試相關(guān)技術(shù)，電力電子及電氣傳動實驗裝置應(yīng)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(tǒng)的性能、特性和功能而設(shè)計的裝置。它可以提供一個可控、可測量和可重現(xiàn)的實驗環(huán)境，幫助研究人員深入理解電力電子及電氣傳動系統(tǒng)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(tài)，傳感器模塊用于采集實驗數(shù)據(jù)，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(lǐng)域的教學(xué)和科研中起著重要作用。它不僅為學(xué)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(shù)的創(chuàng)新和發(fā)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(tǒng)的效率、可靠性和控制性能，推動電力電子及電氣傳動技術(shù)的發(fā)展。

　　結(jié)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(lǐng)域中不可或缺的工具。它的出現(xiàn)為電力電子及電氣傳動技術(shù)的研究和應(yīng)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(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學(xué)陳伯時編著)、《電力電子技術(shù)》(第五版)(西安交通大學(xué)王兆安編著)等實驗大綱的要求，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，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(nèi)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、電機控制、控制理論等實驗項目。
  2、適應(yīng)性強
電力電子及電氣傳動實驗裝置能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實驗教學(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)的進程作有機的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)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(dǎo)線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)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(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、維護方便。
  5、科學(xué)性強
裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設(shè)計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外還可結(jié)合實際開設(shè)設(shè)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(shè)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(jiān)示及短路保護等功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學(xué)生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準。由于整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計，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，所有這些均為開放性實驗室，創(chuàng)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(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗，讓學(xué)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(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”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
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(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)）
（1）交流電源（均帶有過流保護措施）
       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(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；
    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，四位數(shù)字顯示，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，四位數(shù)字顯示，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0～500V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；
    5．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，為調(diào)速系統(tǒng)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(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計），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(xiàn)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(shè)施
    控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)有3芯插座， 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)有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。
2、DK02實驗桌
      1）實訓(xùn)桌采用四個工業(yè)鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調(diào)節(jié)腳，方便高度調(diào)節(jié)，主體結(jié)構(gòu)通過左、右各2個C字形鋁壓成型構(gòu)件聯(lián)接，臺面高度約800mm，桌面板下設(shè)支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業(yè)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(nèi)適用工業(yè)鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構(gòu)件為左、右對稱件，采用壓鑄成型工藝，經(jīng)機加工、拋丸、噴砂，表面藍色靜電噴涂工藝。
2）實訓(xùn)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(xùn)儲物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結(jié)構(gòu)，表面靜電噴涂；柜體設(shè)有門柜用于放置實訓(xùn)掛箱，設(shè)有一個抽屜用于放置實訓(xùn)導(dǎo)線和指導(dǎo)書等。
3、DQ03-1固定電機導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
   4、DQ27三相可調(diào)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(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗。設(shè)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(fā)電路
   提供三相觸發(fā)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(fā)電路實驗
    提供單結(jié)晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路，KC05單相交流調(diào)壓，西門子TCA785集成觸發(fā)電路等。
8、DK06電機調(diào)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(zhuǎn)速變換器（FBS）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）等
9、DK10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0.1～11.37?F，0～999kΩ十進制可調(diào)電阻兩組；供電流調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器反饋回路使用，可靈活改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時間。
10、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及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)的實驗提供一個可調(diào)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(diào)速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設(shè)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(jù)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(shù)》（第四版）的內(nèi)容進行開發(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(qū)動芯片的工作特性。
13、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)
  通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調(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；控制回路部分由專用芯片產(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)動四個橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部 分由兩個PI調(diào)節(jié)器組成，并通過速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)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(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。
14、DK06-1 電機調(diào)速控制電路（II）
提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。
15、DQ07-1直流發(fā)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(zhuǎn)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(diào)速電阻箱
提供0、2、5、15的三相繞線異步電動機轉(zhuǎn)子起動、調(diào)速電阻一組。
19、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調(diào)速系統(tǒng)
空間矢量脈寬調(diào)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(fā)生器，Chark變換，扇區(qū)判斷，Park變換，橋臂作用時間，比較器，插入死區(qū)等模塊組成。
本實驗系統(tǒng)是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設(shè)計的高性能矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)由實驗箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅(qū)動模塊和24V開關(guān)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(lián)軸器，固定電機導(dǎo)軌等組成。
  本系統(tǒng)可實現(xiàn)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(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套結(jié)構(gòu)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(fā)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(yōu)點，插頭采用實芯銅質(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，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。