教学设备

DBC-2 现代电力电子技术实验装置

一、概述
　　DBC-2 现代电力电子技术实验装置，是依据西安交通大学王兆安编著的《电力电子技术》（第五版）、《半导体变流技术》教材实验大纲的要求，吸收国内、外同类产品的优点，充分考虑了实验室的现状和发展趋势，对原"DBC-1 电力电子技术及电机控制实验装置"在外形、功能上进行优化组合，精心研制而成。

(此图片仅作为结构参考，具体实物要根据配置而定）

二、适用范围
　　涵盖了各高等院校等所开设的"电力电子技术"、"半导体变流技术"等专业课程所要求的实验项目。
三、技术性能
　　1、输入电源: 三相四线(或三相五线 380V±10％ 50HZ)
　　2、工作环境: 温度-10℃－+40℃　相对湿度＜85％（25℃）　海拨＜4000m
　　3、装置容量：＜1000W
4、外形尺寸：1700×700×1580 mm
四、装置的基本装备
　　1、DX-01电源控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板）
　　（1）交流电源（带有过流保护措施）提供交流电源：三相交流电源(220V/1.5A)
　　（2）高压直流电源：输出220V/0.5A，具有输出短路保护。
　　（3）数字式仪表
　　①．交流数字电压表：可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压，精度1.0级；
　　②．真有效值交流数字电压表一只：测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，为交流调速系统提供电压指示。
　　③．真有效值交流数字电流表一只：测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，具有超量程告警、指示及切断总电源功能，为调速系统提供电流的指示；
　　④．直流数字电压表一只：测量范围0～300V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级；
　　⑤．直流数字电流表一只：测量范围0～5A，三位半数显，精度0.5级，具有超量程报警、指示、切断总电源等功能。
　　（4）带镜面的指针表：直流电压表（测量范围0～±300V，为中零式，精度为1.0级）直流电流表（测量范围0～±2A，为中零式，精度为1.0级）
　　（5）三相可调电阻（90Ω×2/0.41A一个 、900Ω×2/0.41A两个）
　　（6）平波电抗器：提供100mH、200mH、700mH电感，在1A下保持线性。
　　（7）给定：±15V可调电压输出，带数显，指示输出电压。
　　（8）单相调压：提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调交流电源，并带短路保护。
（9）三相整流滤波电路：可对单相及三相交流电源进行整流和滤波，具有输出短路保护。
　　（10）变压器：提供三相芯式变压器一个（该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V），用于三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验。
　　（11）人身安全保护体系 三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使主电路输出与电网隔离（浮地设计），对人身安全起到一定的保护作用。
　　电压型漏电保护器1：对隔离变压器前的线路出现的漏电现象进行保护，使控制屏内的接触器跳闸，切断电源。
　　电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。
实验连接线及插座：强、弱电连接及插座分开，不能混插。强电连接线及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。
　　（12）实验管理器
　　具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。
　　（13）控制屏其它设施 控制屏正面大凹槽内，设有两根方型不锈钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设有7芯、3芯等插座， 挂件的供电由这些插座提供。控制屏两侧设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。
　　2、DX02实验桌
　　实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体结构，造形美观大方；设有两个大抽屉，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。
　　3、DX03-1三相可控整流电路（一）
　　提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可通过外加触发信号进行触发（留有触发脉冲输入接口），可更好的完成设计性实验。 三相触发电路由KC04、KC41、KC42、4066等集成电路组成，可通过钮子开关选择双窄脉冲或宽脉冲，同时提供六路触发脉冲功放电路等。
　 4、DK05晶闸管触发电路
　　提供单结晶体管触发电路实验、单相交流调压触发电路，锯齿波同步移相触发电路实验，正弦波触发电路及TCA785集成触发电路。
5、DK05-1晶闸管触发电路（二）
提供KC08交流调功触发电路、及单相并联逆变触发电路实验等。
6、DK07直流斩波实验
　　根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第四版)中相关内容而设计。提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。
7、DK09新器件特性实验
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成电力电子新器件特性实验。
　 8、DK13功率器件驱动与保护电路　　
主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电路及PWM波形发生器。
　　（1）电源：为驱动电路提供电源，包括±5V、±15V和+20V直流电源。
　　（2）驱动电路：包括GTO 和 GTR， MOSFET和IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用专用芯片EXB841，其它的由运放、门电路及分立元件组成。
　　（3）PWM波形发生器：以SG3525为核心的PWM波形发生器主要是为新器件驱动电路提供PWM驱动波形，可以通过频率调节旋钮进行频率调节；通过占空比电位器来调节PWM波的占空比。频率范围分为2挡，通过钮子开关切换，高频档是为MOSFET和IGBT驱动电路提供PWM波形，频率调节范围4KHz～10KHz；低频档是为GTR和GTO驱动电路提供PWM波形，频率调节范围400Hz～1KHz；占空比可从　0%调至100%。
9、DK14单相交直交变频原理
　　根据普通高等教育"九五"国家级重点教材王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》（第四版）的内容进行开发。用于展示交直交变频原理，主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用，能完成如下实验项目：
　　1）SPWM波形成的过程；
　　2）交直交变频电路在不同负载（电阻，电感）时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；
　　3）IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。
10、DK19半桥型开关稳压电源
　　提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525，采用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电路在开环与闭环下负载特性的测试"以及"电源电压波动对输出的影响"等实验内容。
11、DX17实验元器件
　　提供晶闸管（均设有RC吸收和保险丝保护）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）二极管及灯座、RC吸收电路。　
12、SY07实验连接线：
根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而
成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，这样大大提高了实验的安全及合理性。
五、本装置能开设的实验项目（以上配置）
（一）电力电子技术（晶闸管部分）
1、单结晶体管触发电路。
2、正弦波同步移相触发电路实验。
3、锯齿波同步移相触发电路实验。
4、西门子TCA785集成触发电路实验。
5、单相半波可控整流电路实验。
6、单相桥式半控整流电路实验。
7、单相桥式全控整流及有源逆变电路实验。
8 三相半波可控整流及有源逆变电路实验。
9、三相桥式半控整流电路实验。
10、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验。
11、单相交流调压电路实验。
12、单相交流调功电路实验。
13、三相交流调压电路实验。
14、单向晶闸管(SCR)特性实验。
（二） 电力电子技术（全控型器件特性部分）
1、可关断晶闸管(GTO)特性实验。
2、功率场效应管(MOSFET)特性实验。
3、电力晶体管(GTR)特性实验。
4、绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验。
5、可关断晶闸管(GTO)驱动与保护电路实验。
6、功率场效应管(MOSFET)驱动与保护电路实验。
7、电力晶体管(GTR)驱动与保护电路实验。
8、绝缘双极型晶体管(IGBT)驱动与保护电路实验。
(三)典型电力电子器件线路实验
1、直流斩波电路性能研究（IGBT，SG3525）:(1) 降压斩波电路。(2)升压斩波电路。(3)升降压斩波电路。(4)Cuk斩波电路。(5)Sepic斩波电路。(6)Zeta斩波电路)。
2、半桥型开关稳压电源的性能研究。
3、SPWM单相交直交变频电路的性能研究。
六、实验测量仪表组件、及挂箱明细表：