HYK-860A型電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置
一、概述
電力電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要是用于機(jī)電及自動(dòng)化各專業(yè)的如下專業(yè)課程：電機(jī)原理與電力拖動(dòng)（電機(jī)與電氣控制），電力電子技術(shù)（功率電子技術(shù)），電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)（運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)）等的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，應(yīng)能夠擔(dān)負(fù)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，并擁有足夠擴(kuò)展自由度，以適應(yīng)未來進(jìn)一步的深化研究要求。
二、產(chǎn)品特點(diǎn)
1、采用固定式模塊（負(fù)載、交直流電源、質(zhì)量重的模塊采用固定式結(jié)構(gòu)）和掛箱式模塊相結(jié)合的獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅減少了老師實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作強(qiáng)度，也為實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能的擴(kuò)展提供了方便。（目前市場(chǎng)上大多采用掛箱式模塊，每次更換實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要更換多個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，老師的勞動(dòng)強(qiáng)度不可忽視）
2、該實(shí)驗(yàn)臺(tái)在完成傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的同時(shí)，突出對(duì)現(xiàn)代電力電子器件和現(xiàn)代控制理論的研究。整個(gè)現(xiàn)代電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分成三大部分：器件的研究、線路的研究、系統(tǒng)的研究。
線路主要有Buck-Boost電路、開關(guān)電源、單相交流調(diào)壓電路等。
學(xué)生通過完成以上實(shí)驗(yàn)，能對(duì)各種器件在不同的場(chǎng)合的應(yīng)用有了深刻的了解，對(duì)目前流行的各種線路均能熟練掌握，直至能夠獨(dú)立地設(shè)計(jì)各種線路甚至系統(tǒng)。
實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置了完善的人身安全和設(shè)備安全保護(hù)功能。設(shè)備的交流電源的輸出設(shè)計(jì)了過流保護(hù)功能，并在各觸發(fā)脈沖觀察孔端設(shè)有高壓保護(hù)電路，功率器件設(shè)有安全保護(hù)線路。為了不使強(qiáng)電信號(hào)加入弱電電路中，采用了三種實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，使學(xué)生接線時(shí)高低壓線路不會(huì)插錯(cuò)，而導(dǎo)致低壓電路的損壞。
三、產(chǎn)品技術(shù)條件
1、整機(jī)容量：＜1.5kVA；
2、工作電源：～3N/380V/50Hz/3A；
3、尺 寸：1800mm*720mm*1500mm
4、重 量：＜150kg
四、完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、電力電子技術(shù)（傳統(tǒng)的整流）
（1）單結(jié)晶體管同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
（2）正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
（3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
（4）TCA785觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
（5）單相半波整流電路實(shí)驗(yàn)
（6）單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
（7）單相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
（8）晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
（9）三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
（10）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
（11）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
（12）單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
（13）三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
2、電力電子器件實(shí)驗(yàn)（全控型器件特性部分）
（14）單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗(yàn)
（15）可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實(shí)驗(yàn)
（16）功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)特性實(shí)驗(yàn)
（17）電力晶體管(GTR)特性實(shí)驗(yàn)
（18）絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)驗(yàn)
3、電力電子技術(shù)（全控型器件典型線路部分）
（1）直流斬波電路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路）的性能研究
五、產(chǎn)品技術(shù)功能說明
1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安全保護(hù)說明
1）設(shè)備的人身安全保護(hù)
◆三相隔離變壓器的浮地保護(hù),將實(shí)驗(yàn)用電與電網(wǎng)完全隔離，對(duì)人身安全起到有效的保護(hù)作用；
◆三相電源輸入端設(shè)有電流型漏電保護(hù)器，設(shè)備的漏電流大于30mA即可斷開開關(guān)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)低壓電器安全的要求；
◆三相隔離變壓器的輸出端設(shè)有電壓型漏電保護(hù)，一旦實(shí)驗(yàn)臺(tái)有漏電壓將會(huì)自動(dòng)保護(hù)跳閘。
◆強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線采用全塑封閉型手槍式導(dǎo)線，導(dǎo)線內(nèi)部為無氧銅抽絲而成發(fā)絲般細(xì)的多股線，質(zhì)地柔軟，護(hù)套用粗線徑、防硬化化學(xué)制品制成，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件，避免學(xué)生觸摸到金屬部分而引起的雙手帶電操作觸電的可能。
2）設(shè)備的安全保護(hù)體系
◆三相交流電源輸出設(shè)有電子線路及保險(xiǎn)絲雙重過流及短路保護(hù)功能，其輸出電流大于3A即可斷開電源，并告警指示；
◆晶閘管的門陰極和各觸發(fā)電路的觀察孔設(shè)有高壓保護(hù)功能，避免學(xué)生誤接線；
◆實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用三種實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，相互間不能互插，強(qiáng)電采用全塑型封閉安全實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，弱電采用金屬裸露實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線（其實(shí)芯銅直徑大于強(qiáng)電導(dǎo)線），觀察孔采用2＃實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，避免了學(xué)生誤操作將強(qiáng)電接到弱點(diǎn)的可能；
◆實(shí)驗(yàn)臺(tái)交直流電源設(shè)有過流保護(hù)功能。
2、控制屏技術(shù)說明
1）HYPE-02實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)桌為鋁合金結(jié)構(gòu)，桌面采用高密度度防腐防火板。造型美觀大方，設(shè)有兩只抽屜和存放柜，用于置放工具，掛箱及資料等。實(shí)驗(yàn)桌設(shè)有四個(gè)輪子，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室布置。
2）HYPE-01電源控制屏
◆ 三相交流電源：通過工業(yè)旋鈕波段開關(guān)切換分別輸出三相220V和240V交流電源，給直流調(diào)速和交流調(diào)速提供輸入電源，帶過流保護(hù)。該電源經(jīng)過電流型漏電保護(hù)、三相隔離變壓器、電壓型漏電保護(hù)等安全保護(hù)電路后供學(xué)生實(shí)驗(yàn)用電。
3）HYPE-01A輔助功能屏
◆電機(jī)勵(lì)磁電源：提供一組直流電機(jī)勵(lì)磁電源，具有獨(dú)立電源開關(guān)并配有一只數(shù)字電壓表，方便以后升級(jí)電機(jī)調(diào)試實(shí)驗(yàn)。
◆電抗器：提供直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)中需要的平波電抗器及RC濾波，平波電抗器采用中心抽頭方式，分別為50mH、100mH、200mH、700mH.在電流小于1.5A 時(shí)保持線性。電抗器還能作為電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的電感負(fù)載。
◆直流穩(wěn)壓電源：提供±15V/1A直流穩(wěn)壓電源；24V/2A直流穩(wěn)壓電源一組。具有獨(dú)立開關(guān)并設(shè)有短路保護(hù)、過流保護(hù)等。
◆三相變壓器：作為串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)和有源逆變線路中的逆變變壓器。
◆三相可調(diào)電阻：提供可調(diào)電阻90-1000W/1A一組，供發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻和其它實(shí)驗(yàn)阻性負(fù)載用以及作為電機(jī)起動(dòng)電阻用。
4）其它：提供多功能單相三芯電源插座2只。
3、常用實(shí)驗(yàn)部件的技術(shù)說明
1）YB10交流數(shù)字電壓表
交流電壓表三只：具有通信接口、具有多檔位自動(dòng)量程、工業(yè)級(jí)柜裝48mm*96mm、精度：0.5級(jí)、量程：0-500V、顯示單位：V，帶RS485通訊協(xié)議。內(nèi)置TVS保護(hù)電路；通信地址即通信波特率可通過輕觸面板按鍵修改/查詢信地址0位廣播地址，非常方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)習(xí)通訊實(shí)驗(yàn)，可使用地址為1~255，通信波特率可選擇為1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps。
2）YB11交流數(shù)字電流表
交流電流表三只：具有通信接口、具有多檔位自動(dòng)量程、工業(yè)級(jí)柜裝48mm*96mm、精度：0.5級(jí)、量程：0-5A、顯示單位：A，帶RS485通訊協(xié)議。內(nèi)置TVS保護(hù)電路；通信地址即通信波特率可通過輕觸面板按鍵修改/查詢信地址0位廣播地址，非常方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)習(xí)通訊實(shí)驗(yàn)，可使用地址為1~255，通信波特率可選擇為1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps。
3）HYPE-10A晶閘管觸發(fā)電路Ⅰ組件
提供TCA785集成觸發(fā)電路，鋸齒波同步觸發(fā)電路、正弦波同步觸發(fā)電路引出各觀察孔，使學(xué)生能夠直觀的了解各種觸發(fā)電路的工作原理過程，每個(gè)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號(hào)分別已經(jīng)連到對(duì)應(yīng)的晶閘管，操作方便安全。
4）HYPE-11A三相觸發(fā)電路Ⅰ組件
觸發(fā)電路：采用數(shù)字集成電路，抗干擾能力強(qiáng)，三相脈沖間隔均勻，一致性好，產(chǎn)生雙窄脈沖，脈沖移相范圍為0－160°。在面板上可觀察三相同步電壓的六個(gè)脈沖波形，并通過“Uct”端對(duì)a角進(jìn)行控制。另有兩脈沖控制端“Ublr”、和”Ublf”，分別對(duì)I、II組脈沖放大電路進(jìn)行控制并配有電流反饋與過流保護(hù)，可用于電流閉環(huán)實(shí)驗(yàn)。
5）HYPE-12三相晶閘管主回路組件
主回路：由12只可控硅，平波電抗器，RC吸收回路組成?？煽毓璨捎蒙虾Ｕ髌鲝S生產(chǎn)的6A/800V金屬封裝，過載能力強(qiáng)、可靠性高、干擾能力強(qiáng)的可控硅。觸發(fā)電路通過琴鍵按鈕進(jìn)行控制。
直流電壓表：提供測(cè)量范圍±300V電壓表1只。
直流電流表：提供測(cè)量范圍±2A電流表1只。
6）HYPE-14功率器件
此實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目除含GTR、MOSFET、IGBT、GTO等器件的驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)特性研究外,還可對(duì)快恢復(fù)二極管、高速光耦、電感等在電力電子線路中的應(yīng)用進(jìn)行分析。面板設(shè)計(jì)時(shí)，留有較多的波形觀察孔，通過改變線路參數(shù)，方便學(xué)生分析各工作點(diǎn)的情況以及了解參數(shù)改變對(duì)器件特性的變化。線路設(shè)計(jì)時(shí)，遵循先易后難，先分離后集成的原則，挑選了幾種常見的、比較具有實(shí)用價(jià)值的驅(qū)動(dòng)電路，使學(xué)生可學(xué)以致用。
7）HYPE-15直流斬波電路
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。可完成降壓斬波電路(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斬波電路六種典型實(shí)驗(yàn)。所有電路采用分立元件學(xué)生通過自己搭建進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
8）HYPE-10C晶閘管觸發(fā)電路組件
提供給定電壓、6只二極管組成的三相橋式整流電路以及單結(jié)晶體管觸發(fā)電路引出各觀察孔，使學(xué)生能夠直觀的了解各種觸發(fā)電路的工作原理過程，每個(gè)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號(hào)分別已經(jīng)連到對(duì)應(yīng)的晶閘管，操作方便安全。
9）HYPLC-04變頻器掛箱
配置三菱變頻器FR-D720S-0.4KW，電源類型：?jiǎn)蜗郃C220V；功率：0.4KW輸出頻率范圍：0.5至120Hz；控制方式：可選樣V/F控制或自動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制擴(kuò)充PID，三角波功能；帶安全停止功能。
4、HYPJ-01實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線
實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線采用高可靠全封閉手槍插型式，內(nèi)部為無氧銅抽絲而成發(fā)絲般細(xì)的128股線，質(zhì)地柔軟，護(hù)套用粗線徑、防硬化化學(xué)制品制成，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件。
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