YUYC-2現代電力電子技術(shù)實(shí)驗臺

設計外觀(guān)

一、概述
依據西安交通大學(xué)王兆安編著(zhù)的《電力電子技術(shù)》（第四版）、《半導體變流技術(shù)》教材實(shí)驗大綱的要求，吸收國內、外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗室的現狀和發(fā)展趨勢，對原電力電子技術(shù)及電機控制實(shí)驗裝置 ” 在外形、功能上進(jìn)行優(yōu)化組合，精心研制而成。

二、現代電力電子技術(shù)實(shí)驗臺?適用范圍
本裝置涵蓋了各高等院校等所開(kāi)設的“電力電子技術(shù)”、“半導體變流技術(shù)”等專(zhuān)業(yè)課程所要求的實(shí)驗項目。
三、技術(shù)性能
1.輸入電源：三相四線(xiàn) ( 或三相五線(xiàn)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：＜1000W
4.外形尺寸：155×79.5×147cm
四、裝置的基本裝備
1、YX-01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質(zhì)面板）
（1）交流電源（帶有過(guò)流保護措施）
提供交流電源：三相交流電源 (220V/1.5A)
（2）高壓直流電源
直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護。
（3）數字式儀表
1.交流數字電壓表：可通過(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線(xiàn)電壓，精度1.0級；
2.真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，三位半數顯，為交流調速系統提供電壓指示。
3.真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調速系統提供電流的指示；
4.直流數字電壓表一只：測量范圍0～300V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；
5.直流數字電流表一只：測量范圍0～5A，三位半數顯，精度0.5級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
（4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測量范圍 0～±300V，為中零式，精度為1.0級）直流電流表（測量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級）
（5）三相可調電阻（90Ω×2/0.41A一個(gè)、900Ω×2/0.41A兩個(gè)）
（6）平波電抗器：提供100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線(xiàn)性。
（7）給定：±15V可調電壓輸出，帶數顯，指示輸出電壓。
（8）單相調壓：提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實(shí)驗提供可調交流電源，并帶過(guò)流保護。
（9）三相整流濾波電路：可對單相及三相交流電源進(jìn)行整流和濾波，具有輸出短路保護。
（10）變壓器：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），用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗。
（11）人身安全保護體系
三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(guò)三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。
電壓型漏電保護器1：對隔離變壓器前的線(xiàn)路出現的漏電現象進(jìn)行保護，使控制屏內的接觸器跳閘，切斷電源。
電壓型漏電保護器2：對隔離變壓器后的線(xiàn)路及實(shí)驗過(guò)程中的接線(xiàn)等出現的漏電現象進(jìn)行保護，發(fā)出報警信號并切斷電源，確保人身安全。
電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。
實(shí)驗連接線(xiàn)及插座：強、弱電連接及插座分開(kāi)，不能混插。強電連接線(xiàn)及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（12）實(shí)驗管理器
具有設定實(shí)驗時(shí)間、定時(shí)報警、切斷電源等功能；還可以自動(dòng)記錄與區分由于接線(xiàn)或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（13）控制屏其它設施
控制屏正面大凹槽內，設有兩根方型不銹鋼管，可掛置實(shí)驗部件，凹槽底部設有7芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蓚仍O有單相三極220V電源插座及三相四極 380V電源插座。
2、YX02實(shí)驗桌
實(shí)驗桌為鐵質(zhì)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，形狀似長(cháng)方體結構，造形美觀(guān)大方；設有兩個(gè)大抽屜，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)寬敞舒適的工作臺面。實(shí)驗桌還設有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(gè)固定調節機構，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗室的布局。配有示波器擱板。
3、YX03三相可控整流電路（一）
提供 6只5A /1000V 的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實(shí)驗。
三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)選擇雙窄脈沖或寬脈沖，同時(shí)提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
4、YX04晶閘管觸發(fā)電路（一）
提供單結晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗。
5、YX05晶閘管觸發(fā)電路（二）
提供正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗、單相交流調壓觸發(fā)電路實(shí)驗及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路實(shí)驗共三 種。
6、YX06功率器件驅動(dòng)與保護電路（一）
主要是為完成新器件特性實(shí)驗提供電源、驅動(dòng)電路及PWM波形發(fā)生器。
（1）電源：為驅動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
（2）驅動(dòng)電路：包括MOSFET和IGBT的驅動(dòng)電路。其中IGBT的驅動(dòng)電路采用芯片 EXB841，其它的由運放、門(mén)電路及分立元件組成。
（3）PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅動(dòng)電路提供PWM驅動(dòng)波形，可以通過(guò)頻率調節旋鈕進(jìn)行頻率調節；通過(guò)占空比電位器來(lái)調節PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過(guò)鈕子開(kāi)關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調節范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調節范圍400Hz～1KHz；占空比可從0%調至100%。
7、YX07功率器件驅動(dòng)與保護電路（二）
提供GTO和GTR的驅動(dòng)保護電路，PWM信號和直流電源均從PE14上取。
8、YX08單相交直交變頻原理
根據普通高等教育 “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正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管集成驅動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用，能完成如下實(shí)驗項目： 1）SPWM波形成的過(guò)程； 2）交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感或電機）時(shí)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管集成驅動(dòng)芯片的工作特性。
9、YX09 DC/DC變換電路
提供了DC/DC變換電路實(shí)驗的主電路和控制電路。電力電子器件為IGBT，控制電路采用PWM控制集成電路SG3525，掛箱面板上還提供了所需的觀(guān)測孔。
10、YX10半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源
提供了半橋型開(kāi)關(guān)穩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，采用恒頻脈寬調制控制方案?？赏瓿?/span> “開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試”以及“電源電壓波動(dòng)對輸出的影響”等實(shí)驗內容。
11、YX11直流斬波實(shí)驗
根據西安交通大學(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)內容而設計。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?/span>Buck 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。
12、YX12斬控式交流調壓電路
根據西安交通大學(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)內容而設計，采用全控型器件IGBT管實(shí)現 “斬控式交流調壓實(shí)驗” 。
13、YX13單相交流調壓/調功電路
根據西安交通大學(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)內容而設計，實(shí)現單相交流調壓和交流調功的實(shí)驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調壓實(shí)驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構成觸發(fā)控制電路；在交流調功實(shí)驗中采用由 555 時(shí)基電路組成觸發(fā)控制電路。
14、YX14單端反激式隔離開(kāi)關(guān)電源
輸入交流電壓范圍為50V～200V，輸出為三組直流電源，分別為+5V、5A；+12V、1A；-12V、1A，在輸入交流電壓和直流輸出負載變化時(shí)輸出電壓的變化率小于0.3%。
15、YX15 PS-ZVS-PWM軟開(kāi)關(guān)技術(shù)
主要包括H橋電路、控制電路和穩壓反饋電路，用于展現移相零電壓開(kāi)關(guān)的電路結構和工作原理。H橋電路有四只MOSFET管組成，控制電路采用全橋軟開(kāi)關(guān)電源移相PWM控制芯片UCC3895和驅動(dòng)芯片HIP4081組成，穩壓反饋電路由TL431等元件組成。
16、YX16整流電路有源功率因數校正
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?/span>UCC3817N和外圍元器件組成。zui大輸出功率是100W（200V±5%，0.5A），工作頻率為100KHz。通過(guò)適當的連線(xiàn)可以完成下列實(shí)驗項目：
(1)無(wú)濾波電容的整流電路帶純阻性負載的測試
(2)有濾波電容的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)控制電路的波形測試，功率柵極控制信號觀(guān)察
(5)整流電路有源功率因數校正電路的性能測試
17、YX17實(shí)驗元器件
提供晶閘管（均設有RC吸收和保險絲保護）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管及燈座、RC吸收電路。
18、YX18單端電流反饋他激式隔離開(kāi)關(guān)電源
采用集成電路UC3844作PWM控制器，可直接驅動(dòng)MOSFET功率場(chǎng)效應管。通過(guò)與直流可調電源、負載的配合可展示電路原理，各點(diǎn)波形測試，輸入電壓和負載改變時(shí)的波形變化和性能測試等項目。
19、YX19升 、降壓與復合斬波電路
通過(guò) PWM 控制器與兩個(gè)IGBT三極管，兩個(gè)二極管的簡(jiǎn)單聯(lián)結，配以發(fā)電機、電動(dòng)機的組合負荷，用雙蹤示波器能展示降壓電路的*象限電壓-電流圖，升壓電路的第二象限電壓-電流圖，復合電路的*、第二象限電壓－電流圖。同時(shí)能展示以上三種狀態(tài)下的續流、臨界斷流、斷流時(shí)的電壓、電流波形 ( 改變輸入電壓、改變PWM脈寬、改變負荷電機力矩 ) 。并可簡(jiǎn)單地聯(lián)結成升、降壓與復合電路，由于結構上的特點(diǎn)，實(shí)驗還可演示斬波電路電機負荷能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)等的實(shí)驗效果。
20、YX20三相可控整流電路（二）
提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實(shí)驗。
三相觸發(fā)電路由晶閘管新型集成觸發(fā)電路Tc787組成，體現了現代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的應用；同時(shí)提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
21、YX21晶閘管觸發(fā)電路（三）
由西門(mén)子晶閘管集成觸發(fā)電路Tca785組成，可完成單相集成觸發(fā)電路實(shí)驗，體現了現代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的應用。
22、YX22單相智能功率、功率因數表
由微電腦、高精度A/D轉換芯片和全數顯電路構成。通過(guò)鍵控、數顯窗口實(shí)現人機對話(huà)功能控制模式。在硬、軟件上均分八檔區域，自動(dòng)判斷、自動(dòng)換檔，功率測量精度1.0級，電壓、電流量程分別為450V、5A，還可儲存數據，供隨時(shí)查閱。
23、YQ03-1不銹鋼電機導軌、光碼盤(pán)測速系統（日本歐姆龍1024光電編碼器）及數顯轉速表
24、YQ07-1直流復勵發(fā)電機
25、YQ09直流并勵電動(dòng)機
26、YQ17單相電阻啟動(dòng)異步電動(dòng)機
27、實(shí)驗連接線(xiàn)：根據不同實(shí)驗項目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗聯(lián)接線(xiàn)，強電部分采用高可靠護套結構插連接線(xiàn)（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)絲般細的多股線(xiàn)，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(diǎn)，插頭采用實(shí)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構聯(lián)接線(xiàn)，兩種導線(xiàn)都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗的安全及合理性。
五、本裝置能開(kāi)設的實(shí)驗項目（全配）
（一）晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗項目
1．單結晶體管觸發(fā)電路
2．正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗
3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗
4．單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗（由Tca785組成）
5．三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗（由KC04等組成）
6．三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗（由TC787組成）
（二）晶閘管線(xiàn)路實(shí)驗項目
1．單相半波可控整流電路實(shí)驗
2．單相橋式半控整流電路實(shí)驗
3．單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗
4．三相半波可控整流電路實(shí)驗
5．三相橋式半控整流電路實(shí)驗
6．三相半波有源逆變電路實(shí)驗
7．三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗
8．單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗
9．單相交流調壓電路實(shí)驗
10．單相交流調功電路實(shí)驗
11．三相交流調壓電路實(shí)驗
（三）新器件特性及驅動(dòng)保護實(shí)驗項目
1．單向晶閘管（SCR）特性實(shí)驗
2．可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗
3．功率場(chǎng)效應管（MOSFET）特性實(shí)驗
4．功率晶體管（GTR）特性實(shí)驗
5．絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實(shí)驗
6．可關(guān)斷晶閘管（GTO）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
7．功率場(chǎng)效應管（MOSFET）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
8．功率晶體管（GTR）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
9．絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
（四）典型新器件線(xiàn)路實(shí)驗
1．單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實(shí)驗
2．全橋DC/DC變換電路實(shí)驗
3．半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源的性能研究
4．單端反激式隔離開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗
5．單端電流反饋他激式隔離開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗
6．直流斬波電路的性能研究（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）
7．升、降壓與復合斬波電路實(shí)驗
8．單相斬控式交流調壓電路實(shí)驗
9．整流電路有源功率因數校正實(shí)驗
10．軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)驗
六、部件明細價(jià)格表：

七、 及戶(hù)根據需要完成的實(shí)驗內容及配置功能的檔次，選擇需要的實(shí)驗測量?jì)x表組件、電機及掛箱。
基本配置（用戶(hù)可在基本配置的基礎上根據實(shí)際情況選購部件）

基本配置實(shí)驗項目：
（一）晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗項目
1.單結晶體管觸發(fā)電路
2.鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗
3.三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實(shí)驗（由KC04等組成）
（二）晶閘管線(xiàn)路實(shí)驗項目
1.單相半波可控整流電路實(shí)驗
2.單相橋式半控整流電路實(shí)驗
3.單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗
4.三相半波可控整流電路實(shí)驗
5.三相橋式半控整流電路實(shí)驗
6.三相半波有源逆變電路實(shí)驗
7.三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗
8.單相并聯(lián)逆變電路實(shí)驗
9.單相交流調壓電路實(shí)驗
（三）新器件特性及驅動(dòng)保護實(shí)驗項目
1.單向晶閘管（SCR）特性實(shí)驗
2.功率場(chǎng)效應管（MOSFET）特性實(shí)驗
3.絕緣雙極性晶體管（ IGBT）特性實(shí)驗
4.功率場(chǎng)效應管（MOSFET）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
5.絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅動(dòng)與保護電路實(shí)驗
（四）典型新器件線(xiàn)路實(shí)驗
1.單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實(shí)驗
2.半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源的性能研究
3.直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路）