一、 技术性能要求
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℃) 海拔<4000m
3. 装置容量:<1.5kVA
4. 外形尺寸:187.3cm×72.5cm×162.2cm
二、 系统组成要求
1. 电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构,铝质面板)
(1)三相缺相指示、相序检测及过压指示
当输入设备的三相电源电压缺少任何一路或者两路,控制屏面板上相应指示灯亮;当三相电源正常时自动检测输入电源的相序关系,当电网电压值大于255V时自动发出告警信号。
(2)交流电源(均带有过流保护措施)
提供交流电源:直流调速档为三相交流电 200V/3A
交流调速档为三相交流电 240V/3A
(3)高压直流电源
励磁电源:220V/0.5A,具有输出短路保护。
(4)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,为交流调速系统电力电子技术实验提供电压指示。
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,为可逆调速系统提供电压指示。
⑤ 直流数字电流表一只:测量范围为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,为可逆调速系统提供电流指示。
(5)人身安全保护体系
① 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 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。
③ 电压型漏电保护器2:对隔离变压器后的线路及实验过程中的接线等出现的漏电现象进行保护,发出声光报警信号并切断电源,确保人身安全。
④ 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。
⑤ 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。
(6)定时器兼报警记录仪
平时作为时钟使用,具有设定实验时间、定时报警、提前提醒后切断电源等功能,还可以自动记录由于接线或操作错误所造成的告警次数。
(7)控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内,设有两根不锈钢管,可挂置实验部件,凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座,挂件的供电由这些插座提供。控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座,还设有实验台照明用的40W日光灯一盏。
2. 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,形状似长方体封闭式结构,造型美观大方;设有两个大抽屉、柜门,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. 不锈钢电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
包括日本欧姆龙1024光电编码器及固定电机的不锈钢导轨等。不锈钢导轨平整度好,无应力变形,加工精细,同心度好,互换性好,能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过±5丝,电机运行噪声小,实验参数典型,能较好满足实验要求。
4. 三相可调电阻(每组900Ω×2/0.41A)
作为实验中的可调电阻性负载用。
5. 三相可调电抗器
每相均由一个127V/0.5A的固定电抗器和一个0~250V的自耦调压器组成,既可作固定电感和可调电抗器使用,也可作自耦调压器使用。
6. 晶闸管主电路
提供12只5A/1000V的晶闸管,分成正、反桥两组,每只晶闸管均设有过流、过压保护装置,正、反桥晶闸管可通过外加信号进行触发(留有触发脉冲输入接口),可更好的完成设计性实验;设有带镜面精密指针式直流电压表±300V,精度1.0级带镜面直流电流表±2A,精度1.0级各一只和平波电抗器一组。
7. 三相晶闸管触发电路
提供三相触发电路、功放电路等,与“DJK02”配套使用。
8. 晶闸管触发电路实验
提供单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路、TCA785集成触发电路共五个触发电路实验。
9. 电机调速控制实验(I)
提供以下模块:电流反馈与过流保护(FBC+FA)、给定器(G)、转速变换器(FBS)、反号器(AR)、电压隔离器(TVD)、调节器I和调节器II。其中调节器I和调节器II的反馈电阻、电容均外接(从DJK08上获得),实验时可以灵活改变系统的参数,观测不同的参数对系统稳定性及相应时间等影响;更可以让学生从调速系统的各种参数(如电机的机电时间常数等)出发对调节器的放大倍数及积分时间的参数分别设计,同时进行实际结果的验证,从而完成设计性实验。
10. 电机调速控制实验(II)
提供以下模块:转矩极性鉴别(DPT)、零电平检测(DPZ)及逻辑控制器(DLC),与DJK04配合使用完成逻辑无环流可逆直流调速系统实验项目。
11. 给定及实验器件
提供给定(±15V可调电压输出)、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。
12. 新器件特性实验
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO、GTR电力电子器件,与DJK06等配套使用,可测定其特性曲线;与DJK12配套使用,可完成电力电子新器件的驱动特性实验。
13. 可调电阻、电容箱
提供耐压AC63V的可调电容三组,调节范围为0.1~11.37µF,0~999kΩ十进制可调电阻两组;供电流调节器,速度调节器反馈回路使用,可灵活改变调节器的放大倍数及积分时间。
14. 变压器实验
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),用于异步电机串级调速实验和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验;还设有三相不可控整流电路用来产生直流电源。
15. 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。
16. 直流发电机:200V、1.1A、220W、1600r/min
17. 直流并励电动机:220V、1.1A、185W、1600r/min
18. 三相线绕式异步电动机:220V/Y、0.6A、120W、1380r/min
19. 线绕式异步电机转子专用箱
20. 整个实验室配置教师机挂件一套:
功率驱动保护组件
挂箱面板绘有功率驱动保护的原理框图,驱动电路安装在挂箱内,结构紧凑、原理直观。组件包括过压、欠压及过流保护电路;光耦隔离电路;IPM智能功率模块等。此组件需要与DSP控制组件(PEC03/PEC03A/PEC05/PEC05A)配合使用。
DSP高性能变频调速控制组件:采用TI公司32位DSP芯片TMS320F2812或TMS320F28335作为处理器,用户可以根据需要选择配置其中的一种,采用C语言编程,留有JTAG接口,配有DSP(USB2.0)专业仿真器,用于程序的下载、烧录和二次开发,同时具有液晶屏和薄膜按键组成的人机界面。此控制组件需要与PEC01功率驱动组件配合使用。实验项目:(1)SPWM调制方式下V/F曲线测定;(2)马鞍波调制方式下V/F曲线测定;(3)空间电压矢量调制方式下V/F曲线测定;(4)正弦波脉宽调制(SPWM)变频调速实验;(5)马鞍波(三次谐波注入)调制变频调速实验;(6)空间电压矢量控制(SVPWM)变频调速实验;(7)磁场定向控制(FOC)变频调速实验;(8)直接转矩控制(DTC)变频调速实验。PEC09 单相、三相整流与隔离变压器组件提供一只0~250V/0.5kVA单相交流自耦调压器,一个单相整流滤波电路,为相应的实验提供可调电源;提供一个输入电压220V/1.5A,输出电压220V/1.5A的隔离变压器,在完成PEC06能量回馈时实现隔离,提供一个三相整流滤波电路,为相应实验提供直流电源。PEC11 有源电能质量管理装置
面板绘有有源电能质量管理装置原理框图、各种接口及键盘液晶界面,控制板安装在挂箱内。挂件主要完成检测电网给非线性负载的供电电流,实时计算电流中的无功成分和谐波含量,控制并网逆变器输出与检测到的电流相反,将负载中的谐波电流或谐波电流、无功电流抵消,从而使电网供电电流中不包含谐波或谐波、无功成分,减小电流畸变率,提高功率因数。实验项目:(1)PWM观测实验;(2)并网逆变器的锁相实验;(3)电流谐波成分检测实验;(4)电流无功、谐波成分检测实验;(5)利用调节有功电流来稳定逆变器的直流电压值实验;(6)负载电流谐波补偿实验;(7)谐波、无功补偿实验。PEC14单/三相级联多电平逆变器“单/三相级联多电平逆变器”采用多个电压型两电平逆变器级联组成,采用特定谐波消除PWM(SHEPWM)调制和载波移相PWM(PSPWM)调制等控制策略,可获得多级电压输出和较大的输出电压,波形更接近正弦波,谐波含量少。采用挂箱结构,控制板安装在挂箱内,面板绘有级联多电平逆变器原理框图,可通过面板上的接线端子自由组成单相七电平或三相三电平逆变器,同时留有PWM、电流、电压等观测孔,以及JTAG接口,配有DSP(USB2.0)专业仿真器,用于程序的下载和烧录。
实验项目:(1)单相七电平阶梯波控制实验;(2)单相七电平特定谐波消除PWM调制实验;(3)单相七电平载波移相PWM调制实验;(4)单相七电平载波层叠PWM调制实验;(5)多电平PWM逆变器与两电平逆变器比较实验;(6)三相三电平特定谐波消除PWM调制实验;(7)三相三电平载波移相PWM调制实验;(8)三相三电平载波层叠PWM调制实验;(9)三相三电平空间矢量PWM调制实验。
21. 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。
22. 设备还配有欧式导线架,用于悬挂和放置实验专用连接导线,外形尺寸为530mm×430mm×1200mm,底部设有五个万向轮,造型美观大方。
三、 实验项目
1. 电力电子技术实验项目
(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) 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) 三相半波可控整流电路实验
(9) 三相桥式半控整流电路实验
(10) 三相半波有源逆变电路实验
(11) 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
(12) 单相交流调压电路实验
(13) 三相交流调压电路实验
(14) 单向晶闸管(SCR)特性实验
(15) 可关断晶闸管(GTO)特性实验
(16) 功率场效应管(MOSFET)特性实验
(17) 电力晶体管(GTR)特性实验
(18) 绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验
2. 典型电力电子器件线路实验
(1) 直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型线路)(IGBT)
3. 全数字电力电子新器件线路实验
(1) PWM观测实验
(2) 并网逆变器的锁相实验
(3) 电流谐波成分检测实验
(4) 电流无功、谐波成分检测实验
(5) 利用调节有功电流来稳定逆变器的直流电压值实验
(6) 负载电流谐波补偿实验
(7) 谐波、无功补偿实验
(8) 单相七电平阶梯波控制实验
(9) 单相七电平特定谐波消除PWM调制实验
(10) 单相七电平载波移相PWM调制实验
(11) 单相七电平载波层叠PWM调制实验
(12) 多电平PWM逆变器与两电平逆变器比较实验
(13) 三相三电平特定谐波消除PWM调制实验
(14) 三相三电平载波移相PWM调制实验
(15) 三相三电平载波层叠PWM调制实验
(16) 三相三电平空间矢量PWM调制实验
4. 直流电机调速实验
(1) 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验(SCR)
(2) 晶闸管直流调速系统主要单元的调试(SCR)
(3) 单闭环(电压单闭环、转速单闭环、电流单闭环)不可逆直流调速系统实验(SCR)
(4) 双闭环不可逆直流调速系统实验(SCR)
(5) 逻辑无环流可逆直流调速系统实验(SCR)
5. 交流电机调速系统实验
(1) 双闭环三相异步电机调压调速系统实验(SCR)
(2) 双闭环三相异步电机串极调速系统实验(SCR)
6. DSP控制调速系统实验
(1) DSP控制高性能变频调速系统实验(IPM)
(a) SPWM调制方式下V/F曲线测定
(b) 马鞍波调制方式下V/F曲线测定
(c) 空间电压矢量调制方式下V/F曲线测定
(d) 正弦波脉宽调制(SPWM)变频调速实验
(e) 马鞍波(三次谐波注入)调制变频调速实验
(f) 空间电压矢量控制(SVPWM)变频调速实验
(g) 磁场定向控制(FOC)变频调速实验
(h) 直接转矩控制(DTC)变频调速实验
电力电子线路仿真实训软件:本软件包含多种典型电力电子线路的仿真实训,每个仿真实训电路分为实训器材的认识及功能介绍、原理仿真、实训操作、结果显示等部分,学生可以利用软件虚拟连接导线、信号源、示波器等。可以根据学生学习进度选择相应的实训线路进行训练,使学生更快更好地学习相关知识和技能。电力电子仿真线路主要包含以下内容:触发(驱动)单元电路、单相不控整流电路、三相不控整流电路、晶闸管单相可控整流电路、晶闸管三相可控整流电路
单相有源逆变电路、三相有源逆变电路、晶闸管单相调压电路、晶闸管三相调压电路、GTR单相并联逆变电路、直流(IGBT)斩波电路(包括降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型线路)、单相SPWM控制(IGBT)H型交直交变频电路、PWM控制(MOSFET)开关型稳压电源电路、专用 PWM 集成电路控制的直流PWM可逆供电电路、晶闸管直流调速系统电路、晶闸管交流调压调速系统电路、晶闸管交流串级调速系统电路、直流PWM可逆调速系统电路、电力电子典型线路的装调,为保证投标产品质量及技术参数的真实性,因此在中标公告发出7天内,签订合同前请中标商提供一要满足招标要求的样机测试。
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