VSDDZ-01電機(jī)電力電子與交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)

 

一、概述
      VSDDZ-01電機(jī)電力電子與交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)是上海文圣公司根據(jù)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的發(fā)展，集眾多國(guó)內(nèi)外廠家的優(yōu)點(diǎn)，精心研制、改進(jìn)而成的新一代實(shí)驗(yàn)設(shè)備。依據(jù)高等院?！峨姍C(jī)學(xué)》，《電機(jī)與拖動(dòng)》，西安交通大學(xué)王兆安教授等編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）和上海大學(xué)陳伯時(shí)教授編著的《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》（第三版）實(shí)驗(yàn)大綱要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。涵蓋了"電機(jī)學(xué)" "電機(jī)與變壓器" "電機(jī)與拖動(dòng)""電力電子技術(shù)"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機(jī)控制"、"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"等專(zhuān)業(yè)課程所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。特別適用于高等院?，F(xiàn)有的電機(jī)、電力電子技術(shù)及電氣控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新改造，同時(shí)也為中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴(kuò)建實(shí)驗(yàn)室，迅速開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課提供了理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為教師或研究生開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗(yàn)條件。

（實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖供參考，具體以實(shí)物掛件配置為準(zhǔn)）

二、實(shí)驗(yàn)裝置特點(diǎn)
1、綜合性強(qiáng) 本裝置掛件配齊時(shí)可完成目前國(guó)內(nèi)各類(lèi)院校電機(jī)，電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2、適應(yīng)性強(qiáng)能滿足各類(lèi)學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)的深度與廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進(jìn)程作有機(jī)地結(jié)合。裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)，只需添加部件即可，*淘汰。
3、整套性強(qiáng)從儀器儀表、電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配置。
4、直觀性強(qiáng) 各實(shí)驗(yàn)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(hù)方便。
5、科學(xué)性強(qiáng)裝置占地面積少，節(jié)約實(shí)驗(yàn)用房，減少基建投資；配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù)；小電機(jī)耗電省，節(jié)約能源；實(shí)驗(yàn)噪聲小，整齊美觀，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境；電氣控制實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)合理，除了加深理論知識(shí)外，還為學(xué)生走向社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)；
6、開(kāi)放性強(qiáng)控制屏供電隔離（浮地設(shè)計(jì)），并設(shè)有外電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)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(hù)等功能，使用方便；各測(cè)量?jī)x表均有保護(hù)功能。整套裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了條件，有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

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℃) 海拔＜4000m 
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 480Kg
5、外形尺寸：187×73×160cm

四、裝置的基本裝備
1、DQ01B電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源
提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調(diào)電源(配有一臺(tái)三相同軸聯(lián)動(dòng)自耦調(diào)壓器（規(guī)格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點(diǎn))?？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過(guò)流保護(hù)技術(shù)，相間、線間過(guò)電流及直接短路均能自動(dòng)保護(hù)，克服了調(diào)換保險(xiǎn)絲帶來(lái)的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓電壓。
(2) 高壓直流電源兩路
提供220V(0.5A)勵(lì)磁電源及0～250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源(具有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱及短路軟截止自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)功能)各一組，并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開(kāi)關(guān)。
(3) 人身安全保護(hù)體系
設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出)，使輸出與電網(wǎng)隔離，對(duì)人身安全起到一定的保護(hù)作用；
設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器，如果線路有漏電現(xiàn)象，即能實(shí)施保護(hù)并切斷電源；設(shè)有電流型漏電保護(hù)器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。強(qiáng)電連接線及插座，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。
(4) 控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼鋼管，可掛儀表及實(shí)驗(yàn)部件。凹槽底部設(shè)有多個(gè)小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用?？刂破羶蓚?cè)設(shè)有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設(shè)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02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)方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門(mén)，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、DQ03-1不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤(pán)測(cè)速系統(tǒng)及在線可編程智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表（0-10V反饋輸出）。
4、DQ05 三相組式變壓器（原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07-1 直流發(fā)電機(jī)（220V，240W，n=1500RPM ，絕緣等級(jí)E ）
5、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)（（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級(jí)E ）
6、DQ10三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（ AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉(zhuǎn)速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級(jí)E）
7、DQ11三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)（AC220V，接法 Y，轉(zhuǎn)速 1380 RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級(jí)E）
8、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱
10、DQ19校正直流測(cè)功機(jī)（（220V、2.2A、 355W、1500r/min，絕緣等級(jí)E）
11、DQ22直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只)
直流數(shù)顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過(guò)鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測(cè)量范圍0-300V。手動(dòng)量程為：2V、20V、300V。測(cè)量精度為0.5級(jí)。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)功能。具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。
直流數(shù)顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過(guò)鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測(cè)量范圍：0-2000mA。手動(dòng)量程為：20mA、200mA、2000mA。測(cè)量精度為0.5級(jí)。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)功能。具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。 
直流數(shù)顯電流表一只，測(cè)量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度為0.5級(jí)，具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。
12、DQ25單三相智能型功率、功率因數(shù)表
由24位DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過(guò)鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計(jì)思路，同時(shí)配有PC監(jiān)控軟件來(lái)加強(qiáng)分析能力。能同時(shí)測(cè)量?jī)陕穯蜗喙β蔖1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測(cè)量三相總功率）。功率測(cè)量精度為1.0級(jí)，功率因數(shù)測(cè)量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動(dòng)判別負(fù)載性質(zhì)（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），并可存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，供隨時(shí)查閱。
13、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤(pán)電阻)
14、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤(pán)電阻)
15、DQ28三相可調(diào)電抗器（每相均由一個(gè)127V/0.5A的固定電抗器和一個(gè)0～250V的自耦調(diào)壓器組成，既可作固定電感和可調(diào)電抗器使用，也可作自耦調(diào)壓器使用。）
16、DQ29可調(diào)電阻器、電容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤(pán)電阻各一組。
17、DQ31C熔端器及開(kāi)關(guān)板
熔斷器部分及兩個(gè)三刀雙擲開(kāi)關(guān)、一個(gè)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)組成。
18、DQ23智能真有效值交流電流表
一只真有效值交流數(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、指示等功能，2只數(shù)字交流電流表，測(cè)量范圍0～5A，0.5級(jí)，三位半數(shù)顯。
19、DQ24智能真有效值交流電壓表
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；2只數(shù)字交流電壓表，測(cè)量范圍0～500V，0.5級(jí)，三位半數(shù)顯。
20、DQ32旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、同步機(jī)勵(lì)磁電源
由并網(wǎng)用的三組相燈<黃、綠、紅各兩只>,一組并網(wǎng)開(kāi)關(guān)和一組同步機(jī)勵(lì)磁電源<5～40v>組成。
21、DK03晶閘管主電路
提供12只6A/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）。另外有一組平波電抗器（200mH、500mH和1000mH）和一組續(xù)流二極及±300V的直流電壓表、±2A的直流電流表，兩表均為正負(fù)顯示。
22、DK04三相晶閘管集成觸發(fā)電路
提供三相晶閘管觸發(fā)電路、功放電路等，與DK03配套使用。設(shè)有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號(hào)觀察孔、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)觀察孔等。
23、DK05單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
提供單結(jié)晶體管觸發(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。
24、DK06-2電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）
提供以下模塊：給定（帶數(shù)顯）、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換（FBS）、調(diào)節(jié)器II、反號(hào)器（AR）、電流變換（FBC）。
25、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)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)的；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)。
26、DK08給定及實(shí)驗(yàn)器件
27、DK10可調(diào)電阻，電容箱
提供耐壓AC100V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1-11.37uF，0-999KΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組。
28、DK12變壓器實(shí)驗(yàn)
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），用于異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
29、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱
主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性。主要包括電源、驅(qū)動(dòng)電路、PWM波形發(fā)生器。
(1）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括+20V、±15V直流電源。
(2）驅(qū)動(dòng)電路：包括MOSFET、IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用了芯片EXB841。
(3）PWM波形發(fā)生器：由SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要為新器件驅(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波的占空比頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz。
30、DK22 單相調(diào)壓/調(diào)功電路
31、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。
32、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。根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中采用由555時(shí)基電路組成觸發(fā)控制電路。
33、06實(shí)驗(yàn)連接線 
采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)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，接觸優(yōu)良。

五、裝置可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
(一） 電機(jī)及變壓器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
1.1 直流電機(jī)
(1)電機(jī)認(rèn)知
(2)直流發(fā)電機(jī)
(3)直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)
1.2 變壓器
(1)單相變壓器
(2)三相變壓器
(3)三相變壓器的聯(lián)接組和不對(duì)稱(chēng)短路
(4)三相三繞組變壓器
(5)單相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
(6)三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
1.3 異步電機(jī)
(1)三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的工作特性
(2)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速
1.4 同步電機(jī)
(1)三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性
(2)三相同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行
(3)三相同步電動(dòng)機(jī) 
(4)三相同步電機(jī)參數(shù)的測(cè)定
1.5 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的測(cè)定 
(1)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械特性
(2)三相異步電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性
(3)三相異步電機(jī)M-S曲線測(cè)繪
(二） 電力電子及運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)
2.1電力電子器件的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)（參數(shù)、性能與波形的測(cè)定及驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路）
(1)晶閘管（SCR）的特性研究
(2)電力晶體管（GTR）的特性研究
(3)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測(cè)量
(4)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的驅(qū)動(dòng)電路研究（SG3525）
(5)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 的主要參數(shù)測(cè)量
(6)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)電路的研究（EXB841）
2.2電力電子變流技術(shù)實(shí)驗(yàn)
(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(shí)驗(yàn)
(3）單相半波可控整流電路
(4）單相橋式半控整流電路
(5）單相橋式全控整流電路及有源逆變電路
(6）三相半波可控整流電路
(7）三相橋式半控整流電路
(8）三相橋式全控整流電路及有源逆變電路
(9）三相交流調(diào)壓電路
(10）單相交流調(diào)壓電路
(11）單相交流調(diào)功電路
(12）單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路實(shí)驗(yàn)
(13）開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
(14）直流斬波電路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路）的性能研究
(三） 交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)部分
3.1直流電機(jī)調(diào)速部分
(1）直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)調(diào)速
(2）直流調(diào)速單元的參數(shù)設(shè)置
(3）單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
(4）雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
3.2交流電機(jī)調(diào)速部分
(1）雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

七、 裝置的配置清單