HL-780A 电力电子技术与自动控制系统实验实训装置

一、概述
电力电子技术与自动控制系统实验实训装置是根据《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．部分模块采用PCB烤漆工艺制成，正面为原理图和测试点，背面焊有对应的元件，增强了学生对实验内容的感性认识与理性认识。
4．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。
5．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、装置的配置说明
1．PE-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。
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，便于切断电源，还配有一只指针式交流电压表，通过切换和转换开关，可方便地指示三相电网和三相调压输出的每一相的线电压。
（2）同步变压器:一组三相同步变压器，380V/15V三只。
（3）直流励磁电源：220V/0.5A，具有输出短路保护。
（4）交流电参数表
①交流真有效值数字电压表1只，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交流真有效值数字电流表1只，测量范围0～5A，量程自动切换，三位半数显，精度0.5级，具有超量程声光报警、指示及切断总电源等功能。
（5）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），，单相同步变压器（包括～220V/～60V、～30V、～15V、双～7V）、三相同步变压器（380V/15V），给定显示与0～±15V给定，直流300V/2.5级中零表一只、2A/2.5级中零表一只。
 提供3位半直流数显300V电压表仪表1只，提供3位半直流数显2000mA毫安表表1只。
（6）智能故障考核实训组件
提供蓝色宽屏液晶智能故障考核仪一只，一次故障设置多达24个，并带有扩展接口，可扩展更多的故障设置。故障设置方便、灵活，可以对学生的技能进行鉴定考核。
2.PE-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。实训桌底部装有四个带刹车的万向轮，
3.DQ03-1提供固定电机的导轨、编码器测速系统及智能数显转速表（带0-10V速度反馈，并可在线设置编码器分辨系数，速度反馈系数，提供人机交互界面）
（1）电机导轨平整度好，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。导轨还带有便携式手柄和减振底脚。
（2）测速可以实现电机转速0～9999r/min的精确测量，并通过单片机实现转速数字信号与电压信号的线性转换V=f（n），能提供精确稳定的转速反馈电压信号，正反转输出电压对称性误差≤1‰，克服了采用测速发电机测速精度低、测量范围小、对称性差及非线性变化等缺点。
4.DQ09直流他（并）励电动机（1500r/min）
5.DQ10三相鼠笼式异步电动机（380 /Y /220V/△）、0.5A、100W、1420r/min）
6.DQ07-1直流发电机 （1500r/min）
7.DQ29-1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。
8.PE-15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。
9.PE-26A新型电力电子器件
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新型电力电子器件，可测定其特性曲线；与新器件驱动与保护电路组件配套使用,可完成电力电子新器件的驱动与保护实训。
提供3只双向晶闸管,带阻容保护，用于交流调压电路、单相三相交流调功。
提供功率器件及功率器件的驱动与保护电路，以及PWM波形发生器。
10.PE-26B电力电子器件驱动与保护电路实验箱
（1）其中IGBT的驱动电路采用专用芯片EXB841，其他驱动电路由运放、门电路及分立元件组成。
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档，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驱动电路提供PWM波形，频率调节范围400Hz～1kHz；占空比在各频率点上均能从0%调至100%。
11.PE-16三相TCA785脉冲列触发电路组件
提供由西门子TCA785等专用的集成触发电路构成的三相触发电路、正桥功放电路。
12.DK05晶闸管触发电路组件
提供由分立元件构成的单结晶体管触发电路，两路由分立元件构成的锯齿波同步移相触发电路I和Ⅱ，可完成单相晶闸管全控及半控整流实验；一路KC05集成锯齿波触发电路。
（1）提供由独立器件以BT33为核心的锯齿波触发电路，可完成单相锯齿波晶闸管触发电路实训内容；
（2）提供由独立器件组成的典型正弦波同步移相触发电路，以原理性的形式，与晶闸管组合成同步触发实训电路。
（3）提供锯齿波同步移相触发电路Ⅰ、Ⅱ，与晶闸管组合，可完成单相晶闸管全控及半控整流实训内容。
（4）提供以KC05集成块为核心的锯齿波触发电路，与晶闸管组合，可完成单相全波半控整流电路及交流调压电路实训内容
13. PE-07 IGBT直流斩波电路。
EXB841实现的IGBT直流斩波；频率1.2K，占空比12%-98%。
14.DK19-1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。
15.PE-12GTR单相并联逆变电路组件
提供555时基电路作为逆变触发电路，工作频率可以从45Hz～55Hz之间调节，功率主回路采用GTR功率三极管作为开关器件，完成单相并联逆变电路实训内容。
16. PE-19单相SPWM控制(IGBT)H型交直交变频电路组件
提供单相SPWM控制(IGBT)H型交直交变频电路，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。能完成如下实训项目：
（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。
SPWM发生器核心为两片ICL8038集成函数信号发生器，采用IR2110专用集成（IGBT）驱动芯片，载波频率调节范围50～10KHz，基波频率调节范围5～60Hz。
17.DK06-2直流调速组件（Ⅰ）
提供用于调速系统的速度、电流调节器（调节器I、II）、转速变换器(FBS)、电流反馈和保护电路（FBC+FA）、给定及反号器（AR）等，实训时可以灵活改变系统的控制参数，观测不同的参数对系统的动态性能、稳态性能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。
18.PE-21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。
19.PE-24步进电机的驱动运行电路
提供步进电机及步进电机驱动器一套。
20.PE-25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。
21.PE-26PWM直流脉宽不可逆调速系统
提供基于SG3525的PWM直流脉宽不可逆调速系统实验辅件。
22.SY06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。
四.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，然后经接触器到隔离变压器，使输出与电网隔离(浮地设计)。
（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。
（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。
五.可完成的实训内容
1.电力电子器件特性
（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.触发（驱动）单元电路的测试
（1）单结晶体管触发电路（分列元件）
（2）正弦波同步移相触发电路（分列元件）
（3）锯齿波移相触发电路（分列元件）
（4）KC05锯齿波触发电路
（5）EXB841大规模集成（绝缘栅双极型晶体管IGBT）驱动与保护电路
（6）电力晶体管（GTR）驱动与保护电路
（7）功率场效应管（MOSFET）驱动与保护电路
（8）三相TCA785脉冲列触发电路
（9）SG3525触发模块
（10）SG3525专用PWM控制电路
（12）IR2110专用集成（IGBT）驱动电路
3.电力电子电路
（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
（4）三相晶闸管可控半波整流电路
（5）三相晶闸管半控桥式整流电路
（6）三相晶闸管全控桥式整流电路
（7）GTR单相并联逆变电路
（8）直流（IGBT)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、Cu k斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型线路)
（9）单相（双向晶闸管）交流调压电路
（10）三相交流调压电路(反并联晶闸管）
（11）PWM控制（MOSFET）开关型稳压电源电路
4.直流/交流电机调速实训
（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)转速负反馈单闭环直流调速系统
(4)转速、电流双闭环不可递直流调速系统
(5)转速、电流双闭环交流调压调速系统的研究
(6) SG3525直流脉宽不可逆调速系统(PWM系统〉
5.微特电机
(1)步进电机控制实验
(2)交流伺服电机控制实验
（3）旋转编码器实验
六．配置清单
六．配置清单