電力電子及電氣傳動技術（shù）實驗裝置,電力（lì）電子及電氣傳動實驗裝置
2026-01-21 08:55
本裝置是根據當前實驗（yàn）教學改革的發（fā）展，集眾多國內外廠家的優點，精心研製（zhì）、改進而成的實驗設備。依據高等院校《電機學》，《電機與拖動》，西安交通大學王兆安（ān）教授等編著的《電力電子技術》（第五版）實驗大綱要求進行設計。涵蓋了“電機學” 、“電機與變壓器” “電機與拖動”“電力電子技（jì）術”、“直流調速”等專業課程所開設的實驗項目。適用於（yú）高等院校現有的電機、電力電子技術及電氣控製實（shí）驗設（shè）備的更新改造，同（tóng）時也為（wéi）中等專業（yè）學校（xiào）、職業技術學院等（děng）新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課（kè）提供（gòng）了（le）理想的實驗設備，為教師或研究生開發新實驗或進行科學研（yán）究工（gōng）作提供良好的實驗條件。
二（èr）、實訓裝置特點：
1、綜合性強：本裝置掛件配齊時可完成目前國內各類院校電機，電力電子及電氣控製學科課程的全部實驗項目。
2、適應性強：能滿足各（gè）類學校相應課程的實驗教學，實驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可（kě）根據教學的進（jìn）程作有機地結合。裝置采用組件式（shì）結構，更換便捷（jié），如需要擴（kuò）展功能或開發新實驗，隻需添加部件即可，永不淘汰（tài）。
3、整套性強：從儀器儀表、專用電源、電機及其它實驗（yàn）部件（jiàn）到實驗（yàn）連接專用導線等均（jun1）配套齊全，配套部（bù）件的性（xìng）能、規格等均密切結合實驗的需（xū）要（yào）進（jìn）行配置。
4、直觀性強：各實驗掛件采用分隔結構形式，組件麵板示意、圖線分明（míng），各掛件任務明確，操作、維護方便。
5、科（kē）學性強：裝置占地麵積少，節約實驗用房，減少基建（jiàn）投資；配套的小電機（jī）均（jun1）經特殊設（shè）計（jì），可模擬中小型電機的特性和參（cān）數；小電機耗電省，節約（yuē）能源；實驗（yàn）噪聲小，整齊美觀，改善實驗環境；電氣控製實驗，內容豐富，設計合理，除了加（jiā）深理論（lùn）知識外，還為學生走向社會打下良好的基礎；
6、開放性強：控製屏供電（diàn）隔離（浮地設計（jì）），並設有外電壓型（xíng）漏電保（bǎo）護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，使用方便；各測量儀表均有保護功能。整套裝置經過精（jīng）心（xīn）設計，加上（shàng）可靠的元器件質量及可靠（kào）工藝作為保障，產品性能（néng）優良，所有這些均（jun1）為開放性實（shí）驗創造了條件，有利於提高（gāo）學生分析問題和解決問題的能力。
三、技術性能：
1、輸入電源：三相四（sì）線(或三相五線) ～380V±10% 50Hz
2、工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 300Kg
5、外形尺寸：187×70×160cm3
四、基本裝備：
1、DQ01B電源控製屏(鐵質噴塑結構，鋁質（zhì）麵板)
(1) 交流（liú）電（diàn）源：
提供三相0～450V可調交流（liú）電源，同時（shí）可得到單（dān）相0～250V可調電源(配有一台三相同軸聯動自（zì）耦調壓器（規格（gé）1.5KVA、0～450V），克服了三（sān）隻（zhī）單相調壓器采用（yòng）鏈（liàn）條結構或（huò）齒輪結構組（zǔ）成的許多缺點)。可（kě）調交流電源輸出處設有（yǒu）過流保護（hù）技術，相間、線間過（guò）電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三（sān）隻指針式交流電壓表，通過（guò）切換開關指示三相電網電壓和三相調壓電壓。
(2) 高（gāo）壓直流電源（yuán）兩路：
提（tí）供220V(1A)勵磁電源及0～250V(3A)連續可調穩壓電樞電源（內設過流過壓保護措施）各一組，並（bìng）設有（yǒu）直流數顯電壓表及切換開關。
(3) 人身（shēn）安全保護體係：
設有（yǒu）三相隔離變壓器一組(三相電源經鑰匙開關、接觸器後，到（dào）隔離變壓器，再經三相調壓（yā）器輸（shū）出)，使輸出與電網（wǎng）隔（gé）離，對人身安全起到（dào）一定的保護作用；
設有電流型漏電保護（hù）器，控製屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷（duàn）電源。實驗連接線及插座（zuò），采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。
(4) 儀表保護體係：
設有多隻信號插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警並切斷電源，對儀（yí）表起到良好的保護作用。
(5) 實驗管理器：具有設定時間、到時報警、切斷電源及記錄各種告警次數等功能（néng）。
(6) 控製屏正麵大凹（āo）槽內，設有兩根鋼管，可（kě）掛儀表及（jí）實驗部件。凹槽底部設有多個小圓形單（dān）相三芯220V電源插座（zuò），供儀表等部件供電用。控（kòng）製屏兩側設（shè）有三極220V電（diàn）源（yuán）插座及三相四極380V電源插座。設有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一（yī）盞。
2、DQ02實（shí）驗桌：
實驗桌（zhuō）為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌麵為防火（huǒ）、防水、耐磨高密（mì）度板,結構堅固，形（xíng）狀似長方體（tǐ）封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大（dà）抽屜、櫃門，用於放（fàng）置工具、存放掛件及資料等。桌（zhuō）麵用於安（ān）裝電源控製屏並（bìng）提供一個寬敞舒適的工作台麵。實驗桌還設有四個萬向（xiàng）輪和四個（gè）固（gù）定調節機構，便於移動和固定，有利於實（shí）驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導軌（guǐ）、1024光碼盤測速係統及數顯轉速表。
包括測速係統及固定電機的導軌等（děng）。導（dǎo）軌平整度好，無應力變形，加工精細（xì），同心（xīn）度好，互（hù）換性好，能保證（zhèng）電機（jī）與電機、電機與測功機之間很好的連接（jiē），電機運行（háng）噪聲小，實驗參（cān）數典型，能較好滿足實驗要求。
4、DQ05三相組式變壓器（三（sān）隻相同（tóng）的單相變壓器組成，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07直流複勵發（fā）電機（Un=DC200V ， IN=0.5A ， PN=100W ， n=1600RPM ，絕緣等級E ）
6、DQ09直流並勵電（diàn）動機（（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
7、DQ10三相鼠籠（lóng）式異步電（diàn）動機（Un= AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）
8、DQ11三相線繞式異步電動機（jī）（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）
9、GDQ12線繞式異步電機（jī）起動與調速電阻箱
提供0、2、5、15、35五檔同軸聯調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
10、DQ19校正（zhèng）直流（liú）測功機（（Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min，絕緣（yuán）等級E）
即可作電動機又可（kě）作測功機，做電動機使用時，可作為發電機的原動機，也可（kě）用（yòng）於拖動（dòng）電動機完（wán）成四象限測試；作測功（gōng）機使用時（shí），由於電機經特殊設計，容（róng）量是被測電機的2～3倍，並經精密儀器校正，能很好的完成被測電機（jī）的加載輸出轉矩的測試。
11、DQ22直流數（shù）字電壓、毫安、安培表(三隻)
直流（liú）數顯電壓表（biǎo）一隻，采用ICL公司高性能（néng）AD轉換器配（pèi）以高速MPU單元設計爾成，通（tōng）過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控製模式。具有（yǒu）自動（dòng）與手動（dòng）量程，測量範圍0-300V。手動量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能。具有（yǒu）超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
直流數顯毫安表一隻，采用ICL公司高性（xìng）能AD轉換器配以（yǐ）高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數顯窗口實現人（rén）機對話功能控製模式。具有自動與手動量程，測量範（fàn）圍：0-2000mA。手（shǒu）動量（liàng）程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數據存儲與（yǔ）查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總（zǒng）電源等功能。
直流數顯電流表一隻，測量範圍0～5A，三位半數顯，精（jīng）度為0.5級，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
12、DQ25單三相智能型功率、功率因數表
由24位專用（yòng）DSP、16位高精度AD轉換器和（hé）高速MPU單元設計爾成，通過鍵（jiàn）控、數（shù）顯窗口實（shí）現人機對話功（gōng）能控製模式。軟（ruǎn）件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監控軟件來加強（qiáng）分析能力。能同時測量兩路單相（xiàng）功率P1、P2，三相功率等於兩（liǎng）路功率之和（兩表（biǎo）法測量三相總功率（lǜ））。功率測量精度為1.0級，功率因數（shù）測量範圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），並可存（cún）儲測量數（shù）據，供（gòng）隨時查閱。
13、DQ26三相可調電阻（zǔ）器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤（pán）電阻)
14、DQ27三（sān）相可調電阻器（qì）(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)
15、DQ29可調電（diàn）阻器、電容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一（yī）組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1隻。
16、DQ31波形測試及開關板
由變壓器波形測試部分（fèn）和兩（liǎng）個三刀雙擲開關、一個雙刀雙擲開關組成。
17、DQ34轉矩、轉速、輸出（chū）功率測試
可直接數字顯示（shì）電動機的轉速、輸出轉矩及輸出功率。
18、DQ44數/模交流電（diàn）流（liú）表（biǎo）
由（yóu）數字交流（liú）電流表和指針式精密交流電流組成。 測量範圍0～5A，量程（chéng）自動判斷、自動切（qiē）換，精度0.5級，四（sì）位數碼顯示。指針式精密交流電流（liú）表一隻，采用帶鏡（jìng）麵、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應的刻度線），測量範圍0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四檔，精（jīng）度1.0級，直鍵開（kāi）關切換，設有超（chāo）量程指示，告警等功能。
19、DQ45數/模交流電壓表
由數字交流電壓表和指針式精密（mì）交流電壓表組成。
指針式精密交（jiāo）流電壓表1隻，采用帶鏡麵、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取（qǔ）相應的（de）刻度線），測量範圍0～500V，分10V、30V、100V、300V、500V五（wǔ）檔，輸入阻抗1MΩ，精度1.0級，直鍵開關切換，每檔均有超量程告警、指示及切（qiē）斷總電源功能。
20、DK03晶閘管主電（diàn）路
提供12隻5A/1000V的晶閘管，每隻晶閘管均設有RC吸收和保險（xiǎn）絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信（xìn）號進（jìn）行觸發（留有觸發脈衝輸入接口（kǒu））。另外有一組平波電抗器（100mH、200mH和700mH）和一組續流二極及精度1.0級帶鏡麵指針±300V的直流電壓表、精度1.0級帶鏡麵指針±2A的直流電流（liú）表，兩表均為正負顯示。
21、DK04三相（xiàng）晶（jīng）閘管集成觸發電路
提供三（sān）相晶閘管觸發電路、功放（fàng）電路等，與DK03配（pèi）套使用。設有（yǒu）觸發脈衝觀察孔、同步信號（hào）觀察孔、鋸齒波斜率調節（jiē）觀察孔等。
22、DK05 單相晶閘管觸發電路實驗
提供單結晶（jīng）體（tǐ）管、正弦波觸發電路（lù），鋸齒波同步移向、單相交流調壓觸發電路，TCA785集成觸發電路
23、DK06-2電機調速控製實驗（Ⅰ）
電（diàn）流反饋與過流保護(FBC+FA)、給定器（qì）(G)、轉速變換器(FBS)、反號器(AR)、調節器I和調節器II。其中調節器I和調節器II的反（fǎn）饋電阻、電容均外接(從（cóng）DK10上獲得)，實驗時可以靈活改（gǎi）變係統的（de）參數，觀測不同的參數對係統穩定性及相應時間等影響；更可以讓學生從調速係統的各種參數(如電機的機電時間常數等)出發對調（diào）節器的放大倍（bèi）數及積分時間的參數分別設計，同時進（jìn）行實際結果的驗證，從（cóng）而完成設計性實驗。
24、DK06-1電（diàn）機調（diào）速（sù）控製實驗（Ⅱ）
提供以下模塊提供以下模（mó）塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒（jiàn）別（DPT）、邏輯控製（zhì）（DLC）。 25、DK08給定及實驗器件（jiàn）
提供（gòng）給定（±15V可調電壓輸（shū）出）、壓敏電阻（zǔ）（作為過壓保護元件，內部已連成（chéng）三角形接法）、二極管等。
26、DK10可調電阻，電容箱
提供（gòng）耐壓（yā）AC100V的可調電容三組，調節範圍為0.1-11.37uF，0-999KΩ十進製可調電阻兩組。
27、DK12變壓器實驗（yàn）
提供三相芯（xīn）式變壓（yā）器一（yī）個（該變（biàn）壓（yā）器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用於異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相（xiàng）橋式有源逆變電路（lù）實驗（yàn）；還設有三（sān）相不（bú）控（kòng）整流電路等模塊。
28、DK13功率器件驅動與（yǔ）保護電（diàn）路
主要是為完成新器件特性實（shí）驗提供（gòng）電源（yuán）、驅動電路及PWM波形發生器。
（1）電源：為驅動電路提供電源，包（bāo）括（kuò）±5V、±15V和+20V直流電源。
（2）驅動電路：包括 MOSFET和IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅動電路采用專用（yòng）芯片EXB841，其（qí）它的（de）由運（yùn）放、門電路及分立（lì）元件組成。
（3）PWM波形發生器：以SG3525為核心（xīn）的PWM波形發生器主要是為新器件驅動電路提供PWM驅（qū）動波形，可以通過頻率調節旋鈕進行（háng）頻率調節；通過占空比電位器來調節PWM波的占空比。頻（pín）率範圍分為2擋，通過（guò）鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形，頻率調節範圍4KHz～10KHz；低（dī）頻檔是（shì）為GTR和GTO驅（qū）動電路提供（gòng）PWM波形，頻率調節範圍400Hz～1KHz；占空比可（kě）從 0%調至100%。
29、DK14單相（xiàng）交（jiāo）直交變頻原理
根據普通高等教育“九五”國（guó）家級（jí）重點教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術》(第五版)的（de）相關（guān）內容進行開發，用於展示交直交（jiāo）變頻原理，主（zhǔ）要讓學生了解（jiě）SPWM正弦波脈寬調製信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅動芯（xīn）片的特點及其使用。能完成如下實驗項目：1、SPWM波形成的過程；2、交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感和電機（jī））時（shí）的工作情況和波形，並研（yán）究工（gōng）作頻率對電路工作波形的影響；3、IGBT管專用集成驅動芯片的（de）工作特性。
30、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流調速係統
可完成的實（shí）驗項目（mù）有：(1)全橋（qiáo）DC/DC變換電路實驗；(2)雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。
31、DK19半橋型開關穩壓（yā）電源
提供了半橋型開關穩壓電（diàn）源的主電路和控製電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控製（zhì）電路（lù）采用專用（yòng）PWM控製集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調製控製方案（àn）。可完成“開關電路在開環與閉環下負載特（tè）性的測試（shì）”以及“電源電壓波動對輸出的影響”等實（shí）驗內容。
32、BLDCM-1直流無（wú）刷電（diàn）機的DSP（TMS28335處理器（qì））數字化閉環控製
提供TMS28335DSP處（chù）理器，三相逆變橋模塊（BLDC電機的驅動控（kòng）製及采樣）及BLDC電機和（hé）+24V開關電源（yuán），提供（gòng）XDS510仿真器及CCS編程軟件。
DSP端采用28335實用板（bǎn）開發板，以現今主流 TMS320F28335為核心，采用六層核心板+底（dǐ）板的形式；
BLDC電機平（píng）台采用三相全橋（qiáo）隔（gé）離控製，精確的PID算法，保證電機精確運轉
驅動電路采用驅動芯片+MOSFET的形式，可以將直流母線電壓逆變成交流（liú）電壓來達到對直流無刷電機的控製。
電源接口可以12V~36V直流電（diàn）源。
采用5路光耦+IR2136控製電路（lù），將驅（qū）動（dòng）電路（lù）與控製電（diàn）路很好的隔（gé）離開來（lái），避免驅動部分給控製（zhì）部分帶來幹擾。
電（diàn）機控製接口，帶霍爾傳感器（qì）無刷電機和不帶霍爾傳感（gǎn）器的無數電機均可接入。
電壓（yā）、電流檢測電路，可設置過壓電壓和電流，一旦超過，自動斷電（diàn）。
33、實（shí）驗連接線：
采用高可（kě）靠護套結構手槍（qiāng）插連（lián）接線（不存在任何觸電的可能），裏麵采（cǎi）用無氧銅（tóng）抽（chōu）絲而成頭發絲般細的多股（gǔ）線，達到超（chāo）軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套（tào）鈹（pí）輕銅彈片，接觸優良。
五、實驗項目：
電機拖動基礎實驗
1、 直流電機實驗：
（1）認識實驗
（2）複勵直（zhí）流發電機
（3）並勵直流電動機
（4）他勵直流電動機
2、變壓器實驗：
（1）單相變壓（yā）器
（2）三相變壓器
（3）三相（xiàng）變壓器的聯接組和不對稱短路
（4） 三相三繞組變壓器
單相變壓器的並聯運（yùn）行
3、交流異步電機實驗：
（1）三相籠型異步電動機的工作特性
（2）三相異（yì）步電動機的起動（dòng）與調速
（3）三相鼠籠電機的M－S曲線的測繪
（4）三相繞線式異步電機的M－S曲線的測繪
4、電機拖動實驗：
（1）直流他勵電動機四象限機械特性
（2）三相異步電機在各種運行狀態下的機械特（tè）性
5、電力電子技術實驗（晶閘管部分）
（1）單結晶體（tǐ）管觸發電路及單相半波可控整流電路實驗
（2）西門子TC785移相（xiàng）觸發電路實驗
（3）鋸齒波同步移相觸發電路實驗
(4) 正弦波觸發電路實驗
（5）單相橋式（shì）半控整流電路實驗
（6）單（dān）相橋式有源（yuán）逆變電路實驗
（7）單相橋式全控整流電路實驗
（8）三相半波可控整流電路的研究
（9）三相橋式半控整流電路實驗
（10）三相橋式全控整流電路實驗（yàn）
（11）三相橋式（shì）有源逆（nì）變電路實驗
（12）單相交流調（diào）壓電路（lù）實驗
（13）三（sān）相交流調壓電路實驗
6、現代電力電子器件實（shí）驗
（1）功率場效（xiào）應晶體管(MOSFET)的主要參數測量
（2）功率場效應晶體（tǐ）管(MOSFET)的驅動電路研究
（3）絕緣柵雙（shuāng）極型晶體管(IGBT)特性及（jí）其驅動電路的研（yán）究（jiū）
（4）電（diàn）力晶體管（GTR）驅動電路的研究
（5）電力（lì）晶體管（guǎn）（GTR）的特（tè）性研究
7、現代電（diàn）力（lì）電子技術應用實驗：
（1）單相交直交變頻電路的性（xìng）能研究（SPWM）
（2）全橋 DC/DC變換電路實驗
（3）半（bàn）橋（qiáo）型開關穩（wěn）壓電源電路
8、直流電機調（diào）速係統實（shí）驗
（1）晶閘管直流調速係統參數和環節特性的測定
（2）晶閘管直流調速主要單元調試
（3）不可逆單（dān）閉（bì）環直流調速係統靜特性的研究
（4）雙閉（bì）環晶閘管不可逆直流調速係統
（5）邏輯無環流可逆直流調速係統
（6）直流（liú）PWM調速係統
9、交流電機調速係統（tǒng）實驗
（1）雙閉環三相異步電機調壓調速係統
（2）雙閉環三相異步電機串（chuàn）級調速係統
10、DSP電機調速（sù）控製實驗項目（提供程（chéng）序源代碼）
（1）基於DSP有位置傳感器無刷（shuā）電機的開環控製
（2）基於DSP有位置傳感器無刷電機的閉環控製。
（3）基（jī）於DSP無位置傳感器無刷電機的開環控製（zhì）
（4）基於DSP無位置傳感器無刷電（diàn）機的閉環控製
