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2023年5月13日

现代电力电子技术实验装置,电力电子实验设备

SBDD-2型现代电力电子技术实验装置

一、概述

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，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

现代电力电子技术实验装置涵盖了各类院校所开设的"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：1650×700×1580 mm

四、装置的基本装备

1、DX01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：

①三相交流电源220V/3A, 经过380V//220V 隔离变压器输出。

②提供三相同步变压器一组，输出电压AC380V//3*15V。

（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智能真有效值交流数字电压表一只：测量范围0-1000V,设置1V/10V/100V/1000V四量程，六位数码显示测量值。仪表采用现代化技术，数码中文显示，具备智能化、数字化，上位机通讯功能，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程手动、自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程自动报警提示及保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。　　

③智能真有效值交流数字电流表一只：测量范围：0-5A, 设置10mA/500mA/5A三档量程，六位数码显示测量值。仪表采用现代化技术，数码中文显示，具备智能化、数字化，上位机通讯功能，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程手动、自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程自动报警提示及保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。

④直流数字电压表一只：测量范围0～500V，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，具有短路保护等功能。（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

① 提供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。

② 提供电压型漏电保护装置1套：控制屏若有漏电现象，漏电压超过一定值，即切断电源。

③ 提供电流型漏电保护装置1套：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。

④ 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）控制屏其它设施 控制屏正面大凹槽内，设有两根钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设3芯插座，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 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、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》(第五版)中相关的直流斩波内容而设计的；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。

6、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 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%。

7、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。

8、DK17全桥DC/DC变换电路

通过对四个桥臂上IGBT管的触发控制，来实现全桥DC-DC变换电路实验，主要由两大部分组成，即主回路部分、控制电路部分。主回路由直流电源、四种IGBT管组成；控制回路部分由专用芯片SG3525产生PWM脉冲波，PWM脉冲发生器产生的四路控制脉冲，分别驱动四个桥臂的IGBT管，设有LEM电流传感器，可对电流进行保护，带有告警和复位功能。

9、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。

10、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。

★11、透明型电力电子应用创新实训模块：(全室配1套，便于学生对电力电子器件及电路的直观认识）

电力电子应用创新实训模块底盒使用190mm×145mm，124mm×145mm两种开模有机透明封闭塑料底盒，模块面板采用蓝色印制电路板PCB工艺，可以直观看到器件的实物及相关的原理图。对于高压电路安装在面板背面，或者通过双圈接线柱引出接口，透过透明底盒能够看到器件实物，方便感性认识。

包含三相同步信号电路单元模块、TC787AP三相集成脉冲触发电路模块（设有单双脉冲切换开关，封锁及输出开关，移相电位器等）、六路功率三极管BU406及灌封脉冲变压器隔离的脉冲输出电路，PWM脉冲发生器及四路功率桥功率输出电路、二极管整流电路、四路IGBT功率桥电路及LEM电流传感器检测电路、三相晶闸管整流电路、基于DSP的三相异步电机IPM逆变调速模块电路（矢量控制）、变频调速按键与LED显示电路模块，交流电压检测仪表、交流电流检测仪表、直流电压和电流检测仪表等。

本套件可完成单相半波不控整流电路实训，单相全桥不控整流电路实训，三相晶闸管触发电路实训，三相半波整流电路实训，三相半控桥式整流电路实训，三相桥式整流电路实训，三相交流调压电路实训，DC/DC 全桥IGBT整流电路实训，直流电机H桥IGBT可逆调速电路实训，交流电机矢量变频调速电路实训等。

五、本装置能开设的实验项目

（一）晶闸管触发电路实验项目

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）单相集成锯齿波触发电路实验（由 Tca785 组成）

5）三相集成锯齿波触发电路实验

（二）晶闸管线路实验项目

1）单相半波可控整流电路实验

2）单相桥式半控整流电路实验

3）单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

4）三相半波可控整流电路实验

5）三相桥式半控整流电路实验

6）三相半波有源逆变电路实验

7）三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

8）单相交流调压电路实验

9）三相交流调压电路实验

（三）电力电子器件特性及驱动保护实验项目

1）单向晶闸管（ SCR ）特性实验

2）功率场效应管（MOSFET）特性实验

3）绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验

4）功率场效应管（MOSFET）驱动与保护电路实验

5）绝缘双极性晶体管（IGBT）驱动与保护电路实验

（四）典型新器件线路实验

1）单相正弦波脉宽调制（ SPWM ）逆变电路实验

2）直流斩波电路的性能研究（降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、 Cuｋ斩波电路、 Sepic 斩波电路、 Zeta 斩波电路）

序号	编号	名称	数量
1	DX01	电源控制屏	1套
2	DX02	实验桌	1张
3	DX03	三相可控整流电路（一）	1件
4	DK05	晶闸管触发电路	1件
5	DK07	直流斩波实验	1件
6	DK13	功率器件驱动与保护电路	1件
7	DK14	单相交直交变频原理	1件
8	DX17	实验元器件	1件
9	DK17	全桥DC/DC变换电路	1件
10	连接线	高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件	1套
11	透明型电力电子应用创新实训模块	透明型电力电子应用创新实训模块：(全室配1套，便于学生对电力电子器件及电路的直观认识）	共配1套
12	学生凳子	四脚方凳	2只/套