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LIGO-DL01型電力電子技術(shù)及自動控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置

一、設(shè)備基本
1.裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，組件面板采用鋁質(zhì)噴塑、凹字爛板工藝，不易發(fā)生變形和磨損，面板上標(biāo)有原理圖與測試點(diǎn)，圖線分明，任務(wù)明確，操作、維護(hù)方便。
2.采用實(shí)際生產(chǎn)中常用的典型電路，除能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力外，還具有部分設(shè)計性的內(nèi)容，可以較好地提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。
3.采用的元件、觸發(fā)（驅(qū)動）電路、主電路、控制方式、控制對象及保護(hù)環(huán)節(jié)等，均通過精心設(shè)計，內(nèi)容豐富多樣。
4.裝置設(shè)有設(shè)故排故系統(tǒng)，每個功能模塊故障點(diǎn)不少于6個，本裝置所標(biāo)配的設(shè)故排故掛箱，具有特有獨(dú)立的設(shè)故區(qū)域、排故區(qū)域，對學(xué)生的技能有一個統(tǒng)一的考核標(biāo)準(zhǔn)。
5.裝置供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置，確保操作者的人身安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護(hù)等功能，各測量儀表均有可靠的保護(hù)功能，使用安全可靠。

二、技術(shù)性能
1.輸入電壓：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境：環(huán)境溫度為-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3.裝置容量：＜1.5kVA
4.參考外形尺寸：1800mm×800mm×1500mm（±100mm）
5.安全性能：帶電壓型和電流型雙重漏電保護(hù)，符合相關(guān)國家安全標(biāo)準(zhǔn)
三、系統(tǒng)組成
1. 電源控制屏
(1)交流電源
三相四線（或五線）電網(wǎng)輸入經(jīng)電源總開關(guān)漏電保護(hù)器（容量10A，漏電動作電流≤30mA，動作時間≤0.1S）和交流接觸器再到三相隔離變壓器給實(shí)訓(xùn)設(shè)備供電；通過起動、停止、急停按鈕控制交流接觸器，設(shè)有供電指示燈及缺相指示。
提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時可得到單相0～250V可調(diào)的交流電源，配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器（規(guī)格：1.5kVA、0～450V）。可調(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護(hù)裝置，當(dāng)相間、線間過電流及直接短路均能自動保護(hù)，并具有過流聲光告警。控制屏的供電由三相電網(wǎng)經(jīng)三相漏電保護(hù)開關(guān)、電網(wǎng)電壓指示表、熔斷器、啟/停按鈕控制交流接觸器輸出，具有漏電聲光告警、過流保護(hù)等功能，同時配有一只急停按鈕，便于切斷電源，還配有一只指針式交流電壓表，通過切換和轉(zhuǎn)換開關(guān)，可方便地指示三相電網(wǎng)和三相調(diào)壓輸出的每一相的線電壓。
(2)同步變壓器：一組三相同步變壓器，380V/15V三只。
(3)直流勵磁電源：220V/0.5A，具有輸出短路保護(hù)。
(4)示波器支架：示波器支架設(shè)在電源箱的頂部，方便用戶放置示波器。
(5)人身安全保護(hù)體系
三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離(浮地設(shè)計)，對人身安全起到一定的保護(hù)作用。
電壓型漏電保護(hù)器1：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。
電壓型漏電保護(hù)器2：對隔離變壓器后的線路及實(shí)驗(yàn)過程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，發(fā)出聲光報警信號并切斷電源，確保人身安全。
電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
實(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接及插座分開，不能混插。強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
(6)儀器、儀表保護(hù)體系
設(shè)有交流過流、短路保護(hù)器，如果三相隔離變壓器或三相調(diào)壓器輸出電流大于整定電流（用戶可調(diào)整）或線路錯接短路時，即能發(fā)出聲光告警并切斷輸出電源；待用電線路故障排除后方可重新啟動控制屏，對交流電源起到良好的保護(hù)作用。
設(shè)有儀表超量程保護(hù)器，如果被測電壓、電流大于測量儀表量程時，即能發(fā)出聲光告警并切斷輸出電源，待選擇正確量程后可重新啟動使用，對儀表起到良好的保護(hù)作用。
2. 實(shí)訓(xùn)桌
實(shí)訓(xùn)桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造型美觀大方；設(shè)有抽屜、柜門，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寬敞舒適的工作臺面。實(shí)訓(xùn)桌底部裝有四個帶剎車的萬向輪，便于移動和固定。
3. 不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、編碼器測速系統(tǒng)
包括固定電機(jī)的不銹鋼導(dǎo)軌和1024增量式光電編碼器。
不銹鋼導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度好，互換性好，能保證電機(jī)與電機(jī)、電機(jī)與測功機(jī)之間連接的同心度不超過±5絲，電機(jī)運(yùn)行噪聲小，實(shí)驗(yàn)參數(shù)典型，能較好滿足實(shí)驗(yàn)要求。導(dǎo)軌帶有便攜式手柄和減振底腳。
測速采用1024增量式光電編碼器，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速0～6000r/min的精確測量，并通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速數(shù)字信號與電壓信號的線性轉(zhuǎn)換V=f（n），能提供精確穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速反饋電壓信號，正反轉(zhuǎn)輸出電壓對稱性誤差≤1‰，克服了采用測速發(fā)電機(jī)測速精度低、測量范圍小、對稱性差及非線性變化等缺點(diǎn)。
4. 直流他勵電動機(jī)：220V、1.1A、185W、1600r/min。
5. 三相鼠籠式異步電動機(jī)：220V/△、0.5A、100W、1420r/min。
6. 校正直流測功機(jī)：220V、2.2A、 355W、1500r/min，電機(jī)經(jīng)特殊設(shè)計，容量是被測電機(jī)的2～3倍，并經(jīng)精密儀器校正，能很好的完成被測電機(jī)的加載和輸出轉(zhuǎn)矩的測試。
7. 直流數(shù)字電壓、毫安、安培表（凹字爛板工藝）
直流數(shù)顯電壓表1只，測量范圍0～1000V，分2V、20V、200V、1000V四檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)顯，精度為0.5級，輸入阻抗為10MΩ，具有超量程聲光報警、指示及切斷總電源等功能。
直流數(shù)顯毫安表1只，測量范圍0～2000mA，分20mA、200mA、2000mA三檔，直鍵開關(guān)切換,三位半數(shù)顯,精度為0.5級，具有超量程聲光報警、指示及切斷總電源等功能。
直流數(shù)顯安培表1只，測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度為0.5級，具有超量程聲光報警、指示及切斷總電源等功能。
8. 智能型轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率測試儀（凹字爛板工藝）
智能轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率表采用單片機(jī)技術(shù)，集轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率于一體，性能穩(wěn)定；三只5 位LED 顯示被測電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率，測量范圍0～2N•m、0～3000r/min、600W，精度0.5級，可大大提高實(shí)驗(yàn)效率及實(shí)驗(yàn)精度, 廣泛應(yīng)用于各種交直流電機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)。通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話模式，可存儲15 組轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及輸出功率的測試結(jié)果，并可逐組查詢，帶有計算機(jī)通訊功能；提供編碼器輸出信號測試端口及轉(zhuǎn)速反饋信號。
9. 可變電阻器（凹字爛板工藝）
提供阻值容量150W、1.5A、0～90Ω/×2連續(xù)可調(diào)的瓷盤電阻器1只及150W、0.5A、0～900Ω/×2連續(xù)可調(diào)的瓷盤電阻1只，電阻接線端均已連接至操作面板上，可方便地組合串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等多種方式使用，可在0.5A、1A、1.5A、3A不同電流要求的負(fù)載下使用。
10. 交流電參數(shù)表組件（凹字爛板工藝）
(1)、真有效值交流數(shù)字電壓表1只，測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，三位半數(shù)顯，精度0.5級，輸入阻抗10MΩ。
（2）、真有效值交流數(shù)字電流表2只，測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，三位半數(shù)顯，精度0.5級，具有超量程聲光報警、指示及切斷總電源等功能。
11. 交直流電源、變壓器及二極管組件（凹字爛板工藝）
提供～220V/24V、20V、±15V、±12V、±5V，100VA直流電源（具有短路及過載保護(hù)功能），不控整流元件，單相同步變壓器（包括～220V/～60V、～30V、～15V、雙～7V）、三相同步變壓器（380V/15V），給定顯示與0～±15V給定，直流300V/2.5級中零表一只、2A/2.5級中零表一只。同時組合可提供單相交流0～250V可調(diào)電源，直流0～300V可調(diào)電源。
12. 晶閘管及電抗器組件（凹字爛板工藝）
提供6只單向晶閘管，0～200mH帶抽頭電抗器。
13. 新器件特性實(shí)訓(xùn)組件（凹字爛板工藝）
提供SCR、TRIAC、MOSFET、IGBT、GTR新型電力電子器件，可測定其特性曲線；與新器件驅(qū)動與保護(hù)電路組件配套使用,可完成電力電子新器件的驅(qū)動與保護(hù)實(shí)訓(xùn)。
14. 三相TCA785脈沖列觸發(fā)電路組件（凹字爛板工藝）
提供由西門子TCA785等專用的集成觸發(fā)電路構(gòu)成的三相觸發(fā)電路、正反橋功放電路。
15. 晶閘管觸發(fā)電路組件（凹字爛板工藝）
提供由分立元件構(gòu)成的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路和正弦波同步移相觸發(fā)電路，兩路由分立元件構(gòu)成的鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I和Ⅱ，可完成單相晶閘管全控及半控整流實(shí)驗(yàn)；一路KC05集成鋸齒波觸發(fā)電路。
(1)提供由獨(dú)立器件以BT33為核心的鋸齒波觸發(fā)電路，可完成單相鋸齒波晶閘管觸發(fā)電路實(shí)訓(xùn)內(nèi)容；
(2)提供由獨(dú)立器件組成的典型正弦波同步移相觸發(fā)電路，以原理性的形式，與晶閘管組合成同步觸發(fā)實(shí)訓(xùn)電路。
(3)提供鋸齒波同步移相觸發(fā)電路Ⅰ、Ⅱ，與晶閘管組合，可完成單相晶閘管全控及半控整流實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
(4)提供以KC05集成塊為核心的鋸齒波觸發(fā)電路，與晶閘管組合，可完成單相全波半控整流電路及交流調(diào)壓電路實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
16. 直流斬波電路組件（凹字爛板工藝）
提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525和構(gòu)成六種典型直流斬波電路實(shí)訓(xùn)的元器件。可完成教材中降壓斬波電路(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斬波電路六種典型電路的實(shí)訓(xùn)。
17. 新器件驅(qū)動與保護(hù)電路（凹字爛板工藝）
提供功率器件及功率器件的驅(qū)動與保護(hù)電路，以及PWM波形發(fā)生器。
(1)其中IGBT的驅(qū)動電路采用專用芯片EXB841，其他驅(qū)動電路由運(yùn)放、門電路及分立元件組成。
(2)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(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2檔，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4kHz～10kHz；低頻檔是為GTR驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1kHz；占空比在各頻率點(diǎn)上均能從0%調(diào)至100%。
18. 單相SPWM控制(IGBT)H型交直交變頻電路組件（凹字爛板工藝）
提供單相SPWM控制(IGBT)H型交直交變頻電路，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(diào)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點(diǎn)及其使用。能完成如下實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：
(1)SPWM波形成的過程；
(2)交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感和電機(jī)）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；
(3)IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。
SPWM發(fā)生器核心為兩片ICL8038集成函數(shù)信號發(fā)生器，采用IR2110專用集成（IGBT）驅(qū)動芯片，載波頻率調(diào)節(jié)范圍50～10kHz，基波頻率調(diào)節(jié)范圍5～60Hz。
19. PWM控制（MOSFET）開關(guān)型穩(wěn)壓電源電路組件（凹字爛板工藝）
提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路中的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?？赏瓿?ldquo;開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試”以及“電源電壓波動對輸出的影響”等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。直流輸出0～30V/2A，具有短路及過載保護(hù)功能。
20. 單相交流(過零觸發(fā))調(diào)功電路組件（凹字爛板工藝）
采用專用KC08晶閘管過零集成觸發(fā)電路，導(dǎo)通周期由555時鐘電路的電位器控制輸出觸發(fā)脈沖。配合雙向晶閘管構(gòu)成的主電路，完成交流調(diào)功特性的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
21. GTR單相并聯(lián)逆變電路組件（凹字爛板工藝）
提供555時基電路作為逆變觸發(fā)電路，工作頻率可以從45Hz～55Hz之間調(diào)節(jié)，功率主回路采用GTR功率三極管作為開關(guān)器件，完成單相并聯(lián)逆變電路實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
22. 直流調(diào)速組件（一）（凹字爛板工藝）
提供用于調(diào)速系統(tǒng)的速度、電流調(diào)節(jié)器（調(diào)節(jié)器I、II）、轉(zhuǎn)速變換器(FBS)、電流反饋和保護(hù)電路（FBC+FA）及電壓反饋的電壓隔離器(TVD)、反號器（AR），實(shí)訓(xùn)時可以靈活改變系統(tǒng)的控制參數(shù)，觀測不同的參數(shù)對系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)定性及相應(yīng)時間等影響；更可以讓學(xué)生從調(diào)速系統(tǒng)的各種參數(shù)(如電機(jī)的機(jī)電時間常數(shù)等)出發(fā)對調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時間的參數(shù)分別設(shè)計，同時進(jìn)行實(shí)際結(jié)果的驗(yàn)證。系統(tǒng)無靜差精度高達(dá)0.3%以上。
23. 直流調(diào)速組件（二）（凹字爛板工藝）
提供以下模塊：反橋主電路、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、零電平檢測（DPZ）及邏輯控制器，與直流調(diào)速組件（一）配合使用，完成邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
24. SG3731專用 PWM 集成電路控制直流位置隨動系統(tǒng)（凹字爛板工藝）
提供以SG3731為核心的專用PWM控制的直流電機(jī)電源電路，與電機(jī)及反饋裝置結(jié)合，可完成如下實(shí)訓(xùn)內(nèi)容:
(1)SG3731控制的不可逆PWM直流調(diào)速系統(tǒng)，可完成直流電機(jī)工作在Ⅰ、Ⅱ象限時的開環(huán)機(jī)械特性測試實(shí)訓(xùn)，閉環(huán)控制的直流電機(jī)在Ⅰ、Ⅱ象限時的機(jī)械特性測試實(shí)訓(xùn)。
(2)SG3731控制的可逆PWM直流調(diào)速系統(tǒng)，可完成直流電機(jī)的四象限運(yùn)行實(shí)訓(xùn)，及閉環(huán)控制的直流電機(jī)四象限運(yùn)行實(shí)訓(xùn)。
(3)SG3731控制的PWM直流電機(jī)位置隨動系統(tǒng)，可完成閉環(huán)位置隨動系統(tǒng)的性能研究實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
25. 小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)組件（凹字爛板工藝）
提供工業(yè)上常用的典型小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)KZD-II控制電路，可完成KZD-II型小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的電壓負(fù)反饋、電流正反饋閉環(huán)的相關(guān)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
26. 燈組負(fù)載
提供三只絲口型220V/25W彩色燈泡負(fù)載，可作為單、三相負(fù)載，實(shí)訓(xùn)結(jié)果直觀。
27. 設(shè)故與排故組件
本故障設(shè)置組件故障設(shè)置靈活方便，便于實(shí)訓(xùn)考核。
28. 單/三相級聯(lián)多電平逆變器（整個實(shí)驗(yàn)室只配置一套）
由三個電壓型兩電平逆變器級聯(lián)組成，采用特定諧波消除PWM（SHEPWM）調(diào)制和載波移相PWM（PSPWM）調(diào)制等多種控制策略，其中控制芯片采用TMS320F28335，獨(dú)立直流電源由AC220V/AC80V的隔離變壓器輸出經(jīng)橋式整流濾波得到。
25MHz/1300V示波器有源差分隔離探頭。
四、基本配置與技術(shù)參數(shù)：
(1) 處理器：TMS320F28335，*高主頻150MHz。
(2) DSP實(shí)時在線仿真器（專業(yè)仿真器），用于DSP程序的仿真、開發(fā)及應(yīng)用程序的燒錄。
(3) 基本功率單元：采用IPM模塊，數(shù)量3個。
(4) 電平輸出方式：級聯(lián)輸出。
(5) 調(diào)制方式：載波PWM調(diào)制，階梯波調(diào)制及空間矢量調(diào)制。
(6) 輸出電平：單相級聯(lián)七電平（±3E，

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LIGO-DL01型 電力電子技術(shù)及自動控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置

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