YLDDZ-91C型 新型電力電子實驗實訓裝置

一、新型電力電子實驗實訓裝置設計思想

現在目前市面上的電力電子實驗裝置，都是根據70-80年代的器件和線路設計，近年來電力電子的技術得到了突飛猛進的發展，如常規的可控硅、GTR、GTO等器件都基本退出應用領域，，以功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器 件和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，逐步取代第一代產品，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅動功率小，開關損耗低及工作頻率高等特點，其有著廣闊的發展前景。第四代是以PIC、HVIC等功能集成電路為代表的器件也在飛速發展中，而由分立器件設計的控制與保護線路更是不能適應當前的技術發展，學生學習了后無法認識與操作當前的電力電子器件和線路設計。因此我們就想根據現在的新的器件和線路結合學生應該學習的基礎知識等，設計1套能適應項目化教學需求，又能與實際生產相結合的電力電子教學實驗平臺。

二、新型電力電子實驗實訓裝置特點

1、安全作為本設備重要考慮，設置有多重保護體系。

2、項目一體化教學模式設計本裝置

2、所有線路學即可用，全部采用新電力電子技術設計，與現在工業上使用芯片完全一致，不落伍。

三、新型電力電子實驗實訓裝置的配置

1.輸入電源：三相四線(或三相五線) ～380V±10%   50Hz

2.工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.實訓裝置容量：＜1.5KVA

4.重    量：480Kg

5.外形尺寸：130×73×160cm3

四、新型電力電子實驗實訓裝置實驗實訓項目

基礎實驗項目

1、晶閘管的認識與特性實驗

2、IGBT的認識與特性實驗(包含驅動)

3、MOSFET的認識與特性實驗(包含驅動)

4、直流斬波實驗（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）

(2)、SG3525芯片制作PWM發生器

(3)、單片機PWm發生器實驗

(4)、IRS2110驅動實驗

晶閘管基礎實驗

1、單相晶體管觸發電路（TC785）

2、正弦波同步移相觸發電路實驗

3、鋸齒波同步移相觸發電路實驗

4、單相半波可控整流電路實驗

5、單相橋式半控整流電路實驗

6、單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

7、三相半波可控整流電路實驗(TC787)

8、三相橋式半控整流電路實驗

9、三相半波有源逆變電路實驗

10、三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

11、單相交流調壓電路實驗

12、單相交流調功電路實驗

13、三相交流調壓電路實驗

   典型電力電子器件線路實驗

1、單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實驗

2、全橋DC/DC變換電路實驗

3、單相斬控式交流調壓電路實驗

直流電機調速實驗

1、晶閘管直流調速系統參數和環節特性的測定實驗

2、晶閘管直流調速系統主要單元調試

3、單閉環不可逆直流調速系統實驗

4、雙閉環不可逆直流調速系統實驗

5、邏輯無環流可逆直流調速系統實驗

6、雙閉環控制直流脈寬調速系統（H橋、IGBT）

交流電機調速系統實驗

1、雙閉環三相異步電機調壓調速系統實驗

2、雙閉環三相異步電機串極調速系統實驗

數字控制實驗

1、 CCS3.3集成環境認識.

2、點亮一個LED

3、 驅動液晶128*64

4、在LCD128*64上顯示開發箱的溫度

5、產生兩路互補的PWM波.

6、+24V輸入DC-DC升壓.

7、+24V輸入SPWM波調制輸出

8、 模擬光伏并網發電系統

9、穩定輸出220V-50Hz交流電

10、恒流LED驅動

線路研究實驗

1、功率因數校正電路實驗

2、開關電源綜合實驗

DSP交流變頻調速（數字）

1、正交編碼器測試

2、異步電機的SPWM變頻調速系統（功率5KW）

3、異步電機的空間矢量控制的變頻調速系統

4、采用DSP的異步電機直接轉矩變頻調速系統

5、采用DSP的異步電機磁場定向變頻調速系統

 DSP直流調速（數字）

1、直流電機閉環調速實驗（功率3KW）

五、新型電力電子實驗實訓設備配置

1.YLDT01電源控制屏

(1)交流電源

提供三相0～450V可調交流電源，同時可得到單相0～250V可調電源(配有一臺三相同軸聯動自耦調壓器（規格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點)?？烧{交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關指示三相電網電壓和三相調壓電壓。

(2)高壓直流電源兩路

提供220V(0.5A)勵磁電源及0～250V(4A)連續可調穩壓電樞電源(具有過壓、過流、過熱及短路軟截止自動恢復保護功能)各一組，并設有直流數顯電壓表及切換開關。

(3)人身安全保護五大體系

設有三相隔離變壓器一組(三相電源經鑰匙開關、接觸器后，到隔離變壓器，再經三相調壓器輸出)，使輸出與電網隔離，對人身安全起到一定的保護作用；

設有電壓型漏電保護器1，如果隔離變壓器前的線路有漏電現象，即能實施保護并切斷電源；

設有電壓型漏電保護器2,如果隔離變壓器后的線路及實驗過程中的接線等有漏電現象,即能告警并切斷電源；

設有電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。實驗連接線及插座，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。

(4)儀表保護體系

設有多只信號插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警并切斷電源，對儀表起到良好的保護作用。

(5)實驗管理器：具有設定時間、到時報警、切斷電源及記錄各種告警次數等功能。

(6)控制屏正面大凹槽內，設有兩根不銹鋼鋼管，可掛儀表及實驗部件。凹槽底部設有多個小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用。控制屏兩側設有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。

2儀表面板

1）智能直流電壓表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝、精度：不低于5位，1000V檔位顯示格式：999.99（帶2個小數點），顯示單位：V；100V檔位顯示：99.999（帶3個小數點），顯示單位：V；10V檔位顯示：9.9999（帶4個小數點），顯示單位：V；

2）智能直流電流表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝、精度：不低于5位，5A檔位：4999.9（帶1個小數點），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個小數點)，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個小數點)，顯示單位：mA。

3）智能真有效值交流電壓表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝、精度：不低于4位，1000V檔位顯示格式：999.9（帶2個小數點），顯示單位：V；100V檔位顯示：99.99（帶3個小數點），顯示單位：V；10V檔位顯示：9.999（帶4個小數點），顯示單位：V；

4）智能真有效值交流電流表

具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝、精度：不低于4位，5A檔位：4999.9（帶1個小數點），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個小數點)，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個小數點)，顯示單位：mA。

5）智能功率功率因數表

由24位專用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數。功率測量精度為1.0級，功率因數測量范圍0.3～1.0，電壓電流量程為450V和5A。具有通信接口。

3、YLDL-02實驗桌

實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛箱及資料等。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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

4、YLDT03 晶閘管電路基礎掛箱

提供12只大功率晶閘管器件、4只大功率二極管電路、電流反饋與保護電路、700mH可變電感等。

5、YLDT04晶閘管驅動電路掛箱

提供西門子TC787三相晶閘管專用電路，提供正反橋輸出。

4、YLDT05晶閘管驅動掛件箱

提供TC785單相晶閘管驅動電路、正弦波同步觸發電路、單結晶體管觸發電路、鋸齒波觸發電路等

三、YLDT06電機調速電路掛箱

提供轉速信號、反號器、電壓隔離器、給定電路、2個調節器電路、電流反饋與保護電路等

8、YLDT07直流斬波實驗掛箱

根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內容而設計的；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。

9、YLDT08 給定及實驗器件掛箱

提供90歐雙層1.2A可調負載、壓敏電阻、給定電路等

10、YLDT09 驅動與保護電路掛箱

提供MOSFET驅動與保護電路、IGBT驅動與保護電路，設計采用STC芯片及外圍電路、IRS2110驅動與保護電路等新型電路。

11、YLDT10 元器件掛箱1

提供實驗用可調電阻和電容。

12、YLDT11元器件掛箱2

提供實驗用可調電阻和整流電路等。

13、YLDT12整流與可調負載掛箱

提供三相芯式變壓器等。

14、YLDT14單相交直交變頻原理

根據普通高等教育“九五”國家級重點教材，王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》(第四版)的相關內容進行開發，用于展示交直交變頻原理，讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成，了解IGBT管專用集成驅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，電感和電機）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管專用集成驅動芯片的工作特性。

15、YLDT15雙閉環H橋DC/DC變換直流調速系統

通過對四個橋臂上IGBT管的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由直流電源、四個IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下?？赏瓿傻膶嶒烅椖坑校海?）、全橋DC/DC變換電路實驗（2）、雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。

16、YLDT16直流調速實驗掛箱

本掛箱采用MCU為主控單元，采用IGBT為主功率芯片，采用編碼器和模擬量反饋輸入，可以實現直流電機的多種控制方式。

17、YLDT17交流調速實驗掛箱

整個系統包括硬件和軟件兩部分，硬件包括TMS320F28335控制部分、高頻升降壓電路、功率驅動部分及各種保護電路部分。面板上DSP PWM原理框圖，控制板安裝在掛箱內，控制板分DSP小系統（DSP的FLASH內燒錄有逆變測試程序）和功率驅動板，軟件部分包括DSP軟件和PC機軟件，能完成開環和閉環等異步電機驅動實驗，可提供升級的DTC直接轉矩控制實驗，FOC矢量控制實驗。

18、YLDT18離網逆變器實驗掛箱

整個系統包括硬件和軟件兩部分，硬件包括TMS320F28335控制部分、高頻升降壓電路、功率驅動部分及各種保護電路部分。面板上DSP PWM原理框圖，控制板安裝在掛箱內，控制板分DSP小系統（DSP的FLASH內燒錄有逆變測試程序）和功率驅動板，軟件部分包括DSP軟件和PC機軟件。整個系統可實時采集并顯示運行參數，并具備光伏電池的大輸出功率跟蹤功能。系統配置如下：

1）、主控芯片：TI公司32位DSP TMS320F28335，本模塊采用獨立構成小系統模式，可更換51系列、PIC、意法STR等公司單片機作為本實驗系統的主芯片。

2）、顯示器：128*64圖形化液晶顯示

2）、IGBT（MOS管驅動）驅動模塊

3）、直流負載驅動MOS模塊

3）、光電隔離模塊

4）、12位以上AD數據采集模塊；8位DA數據采集模塊

5）、DC/AC逆變電路

6）、AC/AC升壓

7）、AC/DC整流

8）、正弦逆變PWM電路

9）、電檢測電路 

10）、調理電路

11）、并網電路

12）、并網信號檢測

13）、輸出電壓檢測調理電路

14）、濾波模塊:LC濾波

15）、DS12C887時鐘模塊

16）、FLASH存儲模塊

17）、霍爾電流傳感器

18）、電壓傳感模塊

19）、集成溫度傳感器

26）、485通訊模塊

27）、程序下載模塊

19、YLDT19功率因數校正實驗掛箱

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室驍悼刂菩酒琋CP1650和外圍元器件組成,大輸出功率為100W（200V±5%，0.5A），工作頻率為100kHz。采用模塊化設計，通過適當的連線可以完成下列實驗項目：

(1)無濾波電容整流電路帶純阻性負載的測試

(2)有濾波電容整流電路帶純阻性負載的測試

(3)整流電路有源功率因數校正的測試

(4)控制電路波形測試，功率柵極控制信號觀察

(5)整流電路有源功率因數校正電路的性能測試

20、YLDT20開關電源綜合實驗掛箱

本掛箱提供海信液晶電視開關電源系統實驗器材與電路，本電路帶PYL等電路。

21、YLDT21不銹鋼電機導軌、光碼盤測速系統及數顯轉速表

22、YLDT22三相異步電機(220V,370W)

23、YLDT23直流電機（2臺，220V，180W）

24、YLDT24三相線繞式異步電動機

25、YLDT25線繞式異步電機轉子專用箱