电力电子技术与自动控制系统实训设备

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技术文章

作者：管理员发布时间：2023-11-14 10:17:14

电力电子技术与自动控制系统实训设备-是根据《维修电工（高级）》（中国劳动社会保障出版社出版）培训教材中关于电力电子与自动控制部分的技能培训要求，吸收国内同类产品的优点，充分考虑了实验室的现状和发展趋势精心研制而成。它不仅涵盖了各职业院校、高级技校所开设的《电力电子技术》、《半导体变流技术》、《直流调速系统》、《电力拖动自动控制系统》等专业课程所要求的主要实验项目，还可以用于对从业人员进行岗位培训、就业培训以及各省、市的维修电工培训和鉴定考核使用。
二、产品特点：
1、体现“工程环境”理念，效仿生产现场实际：系统应从相关工业产品移植而来，可很好实现对学生能力（波形分析和系统调试能力）的培养和技术知识的应用。
2、各个系统的配置合理：各个系统采用的元件、触发（驱动）电路、主电路、控制方式、控制对象及保护环节等，应能概括当前工业上的技术应用，内容丰富多样，体现了“典型性、先进性、实用性和可行性”的要求，能引起学生兴趣，能使学生获得很大的收获。
3、元件与单元电路性能实验，在小系统环境中进行：这样有利于学生理解该元件和该单元用于何处、它们的性能对整个系统的影响，有利于学生知识的巩固和实际应用。
4、本装置通过隔离变压器供电，而且具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准，确保人身安全。
三、配置说明：
1、电源控制屏
（1）交直流电源：
三相四线（或五线）电网输入经电源总开关漏电保护器（容量10A，漏电动作电流≤30mA，动作时间≤0.1S）和交流接触器再到三相隔离变压器给实训设备供电；通过起动、停止、急停按钮控制交流接触器，设有供电指示灯及缺相指示。
交流电源输出处设有过流保护装置，当相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦，并具有过流声光告警。控制屏的供电由三相电网经三相漏电保护开关、电网电压指示表、熔断器、启/停按钮控制交流接触器输出，具有漏电声光告警、过流保护等功能，同时配有一只急停按钮。
（2）同步变压器:一组三相同步变压器，220V/15V 1只。
（3）交流电参数表
①测量范围0～500V，量程自动切换，三位半数显，精度0.5级，输入阻抗10MΩ。
②交流数字电流表1只，测量范围0～5A，三位半数显，精度0.5级，。
（4）交直流电源、直流仪表
提供～220V/24V、20V、±15V、±12V、±5V，100VA直流电源（具有短路及过载保护功能），不控整流元件，单相同步变压器（包括～220V/、～30V、～15V、双～7V）、给定显示与0～±15V给定，直流300V/0中零表一只、2A中零表一只。
1）直流数显电压表1只，测量范围0～300V，三位半数显，精度为0.5级，输入阻抗为10MΩ。
2）直流数显毫安表1只，测量范围0～2000mA，三位半数显,精度为0.5级，设有短路保护措施。
3）直流数显安培表1只，测量范围0～5A，三位半数显，精度为0.5级，具有短路保护措施。
2、实训桌：
实训桌面为防火、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。实训桌底部装有移动的万向轮，
3、电力电子器件特性实验：
提供BCR /TRIAC、SCR、MOSFET、IGBT、GTR新型电力电子器件，配合设备提供的辅助元件，可测定器件的参数，性能及工作特性曲线。
4、晶闸管触发电路组件：
提供以TCA785集成块为核心的锯齿波触发电路，与晶闸管组合，可完成单相半波，全波，桥式整流电路及交流调压电路实训内容。
5、直流（IGBT）斩波电路的性能研究。
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。
6、SPWM单相交直交变频原理：
该挂件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。
7、半桥型开关稳压电源电路：
提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路中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”等实训内容。直流输出0～15V/2A，具有短路及过载保护功能。
8、三相集成触发电路组件：
提供专用的集成触发电路构成的三相触发电路、功放电路。
9、晶闸管及电抗器组件：
提供6只单向晶闸管，带阻容保护电路，另提供0～700mH带抽头电抗器，分为100mH，200mH，700mH三档。
10、灯组负载：
提供三只丝口型220V/ 25W彩色灯泡负载，可作为单、三相负载，实训结果直观。
11、可变电阻器：
提供阻值容量150W、1.5A 、0～90Ω/×2连续可调的瓷盘电阻器1只及150W 、0.5A 0～900Ω/×2连续可调的瓷盘电阻1只，电阻接线端均已连接至操作面板上，可方便地组合串联、并联、串并联等多种方式使用，可在0.5A、1A、1.5A、3A不同电流要求的负载下使用。
12、步进电机的驱动运行电路：
提供56系列两相混合式步进电机一只，带转盘标志，提供开关电源，脉冲发生器，驱动器等步进电机驱动系统一套。
13、交流伺服电机及驱动系统;
提供交流伺服电机及伺服驱动器一套。
14、旋转变压器中频电源及实验部件:
提供0～70V/400Hz连续可调的中频电源（带电压输出监视）及旋转变压器一只。旋转变压器型号：36XZ20-5；电压比：0.56；电压： 60V；频率：400Hz，激励方：定子，空载阻抗；2000Ω，绝缘电阻：≥100MΩ，精度：1级。
15、自整角机实验装置
提供接收机1只：型号BS-404A、提供发送机1只：型号BD-404A-2。
激磁电压： 220V±5%；激磁电流0.2A，次级电压49V，频率50HZ
16、直流他（并）励电动机
17、传感器实验箱1套具体参数见附件一
18、实训连接线及配件：
根据不同实训项目的特点，配备两种不同的实训联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线，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，这样大大提高了实训的安全及合理性。
基于TI公司2000系列DSP的电力电子研究性实验台（全教室共1套）
1.基于TMS320F28335 150M MCU的ControlCard 。
2.采用3.3V DSP GPIO电压、1.9V DSP内核电压设计,使DSP28335能够真正的工作在150MHZ的最大频率。
3.采用工业伺服控制的设计标准，支持PMSM、BLDC 、AC感应电机等电机控制；同时也支持逆变电源，光伏逆变并网，柔性输电的控制。
4.采用模数电分开设计，增强抗干扰能力，增强采集精度。
5.采用高成本的片外16位高精度8通道同步采集ADC转换器，是高精度、高性能电机矢量控制算法必备设计。
6.丰富的通信接口设计，支持232、485、CAN，方便的实现远距离控制和程序调试。
7.丰富的电机反馈信号接口，支持差分光电增量编码器信号、差分霍尔信号，单端霍尔信号，位置脉冲指令信号。
8.使用此控制板可以完成PMSM三闭环FOC矢量控制、异步电机VF控制、异步电机矢量控制、BLDC方波控制、BLDC正弦波FOC矢量控制等等。
四、可完成的实训内容：
1、电力电子器件参数/性能与波形的测定：
（1）晶闸管（SCR）
（2）双向晶闸管（TRIAC）
（3）电力晶体管（GTR）
（4）场效应管（MOSFET）
（5）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
2、电力电子器件触发（驱动）单元电路的测试
（1）西门子TCA785集成锯齿波触发电路（晶闸管/双向晶闸管触发电路）
（2）PWM触发电路（SG3525）（IGBT/MOSFET触发驱动电路）
（3）三相晶闸管集成脉冲列触发电路（在实训单元完成）
（4）IGBT（M57959L）专用集成驱动电路
3、电力电子电路实验/实训
（1）单相晶闸管可控半波整流电路
（2）单相晶闸管半控桥式整流电路
（3）单相晶闸管全控桥式整流电路
（3）三相晶闸管可控半波整流电路
（4）三相晶闸管半控桥式整流电路
（5）三相晶闸管全控桥式整流电路
（6）单相（双向晶闸管）交流调压电路
（7）三相交流调压电路
（8）直流（IGBT）斩波电路的性能研究：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。
（9）PWM控制（MOSFET）开关型稳压电源电路
（10）单相SPWM控制（IGBT）交直交变频原理实验
4、传感器的使用电路（至少包含客户提出的以下实验，具体实验内容见附件）
传感器实验：（1）应变片特性实验（2）压阻式压力传感器实验（2）差动变压器实验（4）电容式传感器实验（5）电涡流传感器实验（6）热电偶实验
（7）热敏电阻实验（8）霍尔式传感器实验（9）磁电式传感器实验
5、微控制电机实验/实训
（1）步进电机控制实验（步进电机的认识，控制及驱动器参数的设置）
（2）旋转变压器实验（旋转变压器的原理/认识及控制与运行）
（3）自整角机实验（自整角机接收机/发送机的原理/认识及控制与运行）
6、排故实训
（4）可控整流电路连接：单相、三相、半波、全波
（5）某型230V整流电源故障排除训练，至少可计算机设置5个故障点
（6）直流/交流伺服电机调速实训
7、研究型实验
（1） PMSM三闭环FOC矢量控制
（2）异步电机VF控制、
（3）异步电机矢量控制、
（4）BLDC方波控制、
（5）BLDC正弦波FOC矢量控制
四、实验装置配置表：

序号	名称	数量
1	电源控制屏	1套
2	实训桌	1台
3	电力电子器件特性实验	1件
4	晶闸管触发电路组件	1件
5	直流（IGBT）斩波电路的性能研究。	1件
6	SPWM单相交直交变频原理	1件
7	半桥型开关稳压电源电路	1件
8	三相集成触发电路组件	1件
9	晶闸管及电抗器组件	1件
10	灯组负载	1件
11	可变电阻器	1件
12	步进电机的驱动运行电路	1件
13	交流伺服电机及驱动系统	1件
14	旋转变压器中频电源及实验部件	1件
15	自整角机实验装置	1件
16	直流他（并）励电动机	1件
17	传感器实验箱	1套
18	实训连接线及配件	1套