HYDD-505型現代電力電子技（jì）術實驗裝置一、概述　　“HYDD-505型現代電力（lì）電子技術實驗（yàn）台 ” 依（yī）據《電力電子技術》、《半（bàn）導體變流技術》教材實驗大綱的要求

HYDD-505型（xíng）現代電力電子技術實（shí）驗裝置

一、概述
　　“HYDD-505型現代電力電子技術實驗台 ” 依據《電力電子技術》、《半導體（tǐ）變流技術》教材實驗大綱的要求，吸收國（guó）內、外同類產品的優點，充（chōng）分考慮了實驗室（shì）的現狀和發展趨勢，對原電力電子技術及電機（jī）控製實驗裝置 ” 在外形、功能上進行優（yōu）化組合（hé），精心（xīn）研製（zhì）而成。

二（èr）、適（shì）用範圍
　 本裝置涵蓋了各高等院校等所開設的 “ 電力電子（zǐ）技術 ” 、 “ 半導體變（biàn）流（liú）技術 ” 等專業課程（chéng）所要求的實驗項目。
三、技（jì）術性能
1 、輸入電源 : 三相四線 ( 或三相五線 380V±10 ％ 50HZ)
2 、工（gōng）作環境 : 溫度 -10℃ － + 40℃ 　相對濕（shī）度＜ 85 ％（ 25℃ ）　海撥＜ 4000m
3 、裝置容量：＜ 1000W
4 、外形尺寸： 155×79.5× 147 cm 3
四（sì）、裝（zhuāng）置的基本裝備
1 、 DX-01 電源控製（zhì）屏（鐵質雙層亞光密（mì）紋噴塑（sù）結構，鋁質麵板）（ 1 ）交（jiāo）流電源（帶有過流保護措施）
提（tí）供交流電源：三相交（jiāo）流電源 (220V/ 1.5A )
（ 2 ）高（gāo）壓（yā）直流電源
直流電源：輸（shū）出 220V/ 0.5A ，具有（yǒu）輸出短路（lù）保護。
（ 3 ）數字式儀表（biǎo）
1 ．交流數字電壓表：可（kě）通過其下方的波段開關切換指示三相（xiàng）電網輸（shū）入線電壓，精度 1.0 級；
2 ．真有效值交流數（shù）字電壓表一（yī）隻：測量範圍 0 ～ 500V ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數顯，為交流調速係統提供電壓指示。
3 ．真有效（xiào）值交流數字電流表一隻：測（cè）量範圍 0 ～ 5A ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級（jí），三位半數顯（xiǎn），具有超量程告警（jǐng）、指示及切斷總電源功能，為調速係統提供電流的指示；
4 ．直流數字電壓表（biǎo）一隻：測量範圍 0 ～ 300V ，三位半數顯，輸入阻（zǔ）抗為 10M Ω ，精度 0.5 級；
5 ．直流數字（zì）電流表一隻：測量範圍（wéi） 0 ～ 5A ，三位半數顯（xiǎn），精度 0.5 級，具有超量程報（bào）警、指示、切斷總電源等功能。
（ 4 ）帶（dài）鏡麵的指針（zhēn）表：直流電壓表（測量範圍（wéi） 0 ～ ±300V ，為中零式，精度為 1.0 級）直流電流表（測量範圍 0 ～ ± 2A ，為（wéi）中零式，精度為 1.0 級）
（ 5 ）三相可調電阻（ 90Ω×2/ 0 .41A 一個 、 900Ω×2/ 0 .41A 兩個）
（ 6 ）平波電抗器：提供 100mH 、 200mH 、 700mH 電（diàn）感，在 1A 下保持線性。
（ 7 ）給定： ±15V 可調電壓輸出，帶（dài）數（shù）顯（xiǎn），指示輸出電壓。
（ 8 ）單相調壓：提供了一隻 0 ～ 250V/0.5KVA 單相交流自（zì）耦調壓器，為相應的實驗提供可（kě）調交流電源，並帶（dài）過流保護（hù）。
（ 9 ）三相整（zhěng）流濾波電（diàn）路：可對單相及三相交流電（diàn）源進行整流和濾波，具有輸出短路保護。
（ 10 ）變壓器：提（tí）供三相芯式變壓器一個（該變壓器有 2 套（tào）副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為 127V/63.6V/31.8V ），用於三相橋式、單相橋式有源（yuán）逆變（biàn）電路實驗。
（ 11 ）人身安全保護體係
三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然後經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網隔離（浮地設計），對人身安全（quán）起到一定的保護（hù）作用。
電壓型漏電保護器 1 ：對隔離變壓器前的線路出現的漏電現象進行保護，使控製屏內的接觸器跳閘（zhá），切斷（duàn）電源。
電壓型漏電保護器 2 ：對隔離變壓器後的線路及實驗過程中的（de）接線等出現（xiàn）的漏電現象進行保護，發出報警信號並切斷電源，確保人身安全。
電流型漏電保護裝置：控製屏若有漏電現象，漏電流超（chāo）過一定值，即切斷電源。
實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。強電連接線及（jí）插座采（cǎi）用（yòng）全封閉（bì）工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（ 12 ）實驗管理器
具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄（lù）與區分由（yóu）於接線或（huò）操作錯誤所造（zào）成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（ 13 ）控製屏其它設施
控製屏正麵大凹槽內，設有兩根方型不鏽鋼管，可掛置（zhì）實驗部件，凹槽底部設有 7 芯（xīn）、 3 芯等插座（zuò）， 掛件的供電由這些插座提供。控製屏兩（liǎng）側設（shè）有單相三極 220V 電源插座及三相四（sì）極 380V 電源插座。
2 、 DX02 實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌麵（miàn）為防火、防水、耐磨高密度板 , 結構堅固，形狀似長方體（tǐ）結構，造形（xíng）美觀大方；設有兩個大（dà）抽屜，用於放置工（gōng）具（jù）、存放掛件及（jí）資料等。桌麵用於安裝（zhuāng）電源控製（zhì）屏並提（tí）供一個寬敞舒適（shì）的（de）工作台麵。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調（diào）節機構，便於移動和固定，有利於實驗（yàn）室（shì）的布局。配有示波（bō）器擱板。
3 、 DX03 三相可控整流電路（一）
提供 6 隻 5A /1000V 的晶閘管，每隻晶閘管均設有 RC 吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信號（hào）進行觸發（留（liú）有觸發脈衝輸入接口），可更好的完（wán）成設計性實（shí）驗（yàn）。
三相觸發電路由 KC04 、 KC41 、 KC42 、 4066 等集成電路組成，可通過鈕子開關選擇雙窄脈衝或寬脈（mò）衝，同時（shí）提供六路觸發脈衝功放電路（lù）等（děng）。
4 、 DX04 晶閘（zhá）管觸發電路（一）
提供單（dān）結晶體管（guǎn）觸發電路實驗、鋸齒波同步移相觸發電路實驗。
5 、 DX05 晶閘管觸發電（diàn）路（二）
提供正弦波同步移相觸發電路實驗、單相交流調壓觸發電路實驗及單（dān）相並聯逆變觸發電路（lù）實驗共三 種。
6 、 DX06 功率器件驅動與保護電路（一（yī））
主要是為完成新（xīn）器件特（tè）性（xìng）實驗提供電源、驅動電路（lù）及 PWM 波形發生（shēng）器。
（ 1 ）電源：為驅動電路提供電源，包括（kuò） ±5V 、 ±15V 和 +20V 直流電源。
（ 2 ）驅動電路：包（bāo）括 MOSFET 和 IGBT 的驅動電路。其中 IGBT 的驅動電路采用專用芯片（piàn） EXB841 ，其它的由運放、門電路及（jí）分立元件組成。
（ 3 ） PWM 波（bō）形發生器：以 SG3525 為核心的 PWM 波形發生器主要是（shì）為新器件驅動電路提供 PWM 驅動波形（xíng），可以通過（guò）頻率調節旋（xuán）鈕進行頻率（lǜ）調節；通過占空比（bǐ）電（diàn）位器（qì）來調節 PWM 波（bō）的（de）占空比（bǐ）。頻率範圍（wéi）分為（wéi） 2 擋，通過鈕子開關切換，高頻檔是為 MOSFET 和（hé） IGBT 驅動（dòng）電路提供 PWM 波形，頻率調節範圍 4KHz ～ 10KHz ；低頻檔是為 GTR 和 GTO 驅動電路提供 PWM 波形，頻率調節範圍 400Hz ～ 1KHz ；占空比（bǐ）可從 0% 調（diào）至 100% 。
7 、 DX07 功率器（qì）件驅動與保護電路（二）
提供 GTO 和（hé） GTR 的驅（qū）動保護電路， PWM 信號和直流（liú）電源均從 PE14 上取。
8 、 DX08 單相交直交變頻原理
根據普通高等教育 “ 九（jiǔ）五 ” 國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子（zǐ）技術》（第四版（bǎn））的內容進行開發。用於展示交直交變頻原理，主（zhǔ）要讓（ràng）學生了解 SPWM 正弦波脈寬調製信（xìn）號的形成方（fāng）法，了解 IGBT 管專用集成驅動芯片的特點及其使用（yòng），能完成如下實（shí）驗項目： 1 ） SPWM 波形成的過程； 2 ）交（jiāo）直（zhí）交變頻電路在（zài）不同負載（電阻，電感或（huò）電機）時的工作情況和波形，並研究工作頻率對電路工（gōng）作波形的（de）影響； 3 ） IGBT 管專用集（jí）成驅動芯片的工作特性。
9 、 DX09 DC/DC 變換電路
提供了 DC/DC 變換（huàn）電路實驗的（de）主電（diàn）路和控製電路。電力電子器件為 IGBT ，控製電路采用 PWM 控製集成電路 SG3525 ，掛箱麵（miàn）板上還（hái）提供了所需的觀測孔。
10 、 DX10 半橋型開關穩壓電源
提供了半橋型開關穩壓電源的主電路和控製（zhì）電路，主電（diàn）路的（de）電力電子器（qì）件為電力 MOSFET 管（guǎn）；控製電路采用專用 PWM 控製集成電路 SG3525 ，采（cǎi）用（yòng）恒頻脈寬調製控製方案。可完成 “ 開關電路在開環與閉（bì）環下負載特性的測試 ” 以及 “ 電源電壓波動對輸出（chū）的影響（xiǎng） ” 等實驗內容。
11 、 DX11 直流斬波實驗
根（gēn）據西安交通大學王兆安教授（shòu）和黃俊教授主編的《電力電子技術（shù）》 ( 第四版 ) 中（zhōng）相關內容而設計。提供組成直流斬波電（diàn）路所需的元器件和采用專用的 PWM 控製集成電路 SG3525 。可完成教材中降壓斬波（bō）電路（ Buck Chopper ）、升壓斬波電路（ Boost Chopper ）、升降壓斬波電（diàn）路（ Boost -Buck Chopper ）、 Cuk 斬波電（diàn）路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路六種（zhǒng）典型實驗。
12 、 DX12 斬控式交流調壓電路
根據西安（ān）交通大學王兆（zhào）安教授和黃俊教授主編的《電力電（diàn）子（zǐ）技術》（第四版）中相關內容而設計，采用全控型器件 IGBT 管實現 “ 斬控式交流調壓實驗 ” 。
13 、 DX13 單相交流調壓 / 調功電路
根據西安交通大（dà）學（xué）王兆安（ān）教授和黃俊教授主編的《電力（lì）電子技術》（第四版（bǎn））中相關（guān）內容而設計，實（shí）現單相交流調壓和交流調功的實驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘（zhá）管，在交流調壓實驗中采用由雙向觸發二極管構成觸（chù）發控製電路；在交流（liú）調功實驗中采用由 555 時基電路組成觸發控製（zhì）電路。
14 、 DX14 單端反激式隔離（lí）開關電源
輸入交流電壓範圍為（wéi） 50V ～ 200V ，輸出為三組（zǔ）直流電源，分別為（wéi） +5V 、 5A ； +12V 、 1A ； -12V 、 1A ，在輸入交流（liú）電壓和直流輸（shū）出負載變化時輸出電壓的變化率小於 0.3% 。
15 、 DX15 PS-ZVS-PWM 軟開關技術
主要包括（kuò） H 橋電路、控製電路和穩（wěn）壓反饋（kuì）電路，用於展現移相零電壓開關的電路（lù）結構和工作原（yuán）理。 H 橋電路有四隻（zhī） MOSFET 管組成，控製電路采用全橋（qiáo）軟開關電源移相 PWM 控製芯（xīn）片 UCC3895 和驅動芯片 HIP4081 組成，穩壓反饋電路由 TL431 等元件組成。
16 、 DX16 整流電（diàn）路有（yǒu）源功率因數校正
主要有整流電路、升壓變換（huàn）器、控製電路三部分組成。控製電路采用功率因數控製芯片 UCC3817N 和外（wài）圍元器件組成。大輸出功率是 100W （ 200V±5% ， 0.5A ），工作頻率為（wéi） 100KHz 。通過適當的連線可（kě）以完成下列實驗項（xiàng）目：
(1) 無濾波（bō）電容的整流電路帶純阻性負載的測試
(2) 有（yǒu）濾波電容的整流電路帶純阻性負載的測試
(3) 整流電路有源（yuán）功率因數校正的測試
(4) 控製電路的波形測試，功率（lǜ）柵極控製信號觀察
(5) 整流電路有源（yuán）功率因數校正電路的性（xìng）能（néng）測試
17 、 DX17 實驗元器件
提供（gòng）晶閘管（均設有 RC 吸收和保險絲保護）、壓敏電阻（作（zuò）為過壓保護元件，內部已連成三角形（xíng）接法）、二極管及燈座、 RC 吸（xī）收電路。
18 、 DX18 單端電（diàn）流反（fǎn）饋他激式隔離開關電源
采（cǎi）用專用集成（chéng）電路 UC3844 作 PWM 控（kòng）製器，可直接驅動（dòng） MOSFET 功率場效應管。通過與直流可調電源、負載的配合可展示電路原理，各點波形測試，輸入電壓和負載改變時的（de）波形（xíng）變化和性能測試等項目。
19 、 DX 19 升 、降壓與（yǔ）複（fù）合斬波電路
通過 PWM 控製器與兩個 IGBT 三極管，兩個二極管（guǎn）的簡單聯結，配（pèi）以（yǐ）發電機、電動機的組合負荷，用雙蹤示波（bō）器能展示降壓電路的（de）第一象（xiàng）限（xiàn）電壓 - 電流圖，升壓電路的第（dì）二象限電壓（yā） - 電流圖，複合電路的第一、第二象限電壓－電流圖（tú）。同時能展示以上三種狀態下的續流、臨（lín）界斷流、斷流時的電壓、電流波形 ( 改（gǎi）變輸入電壓、改變 PWM 脈寬、改變負荷電機力矩 ) 。並可（kě）簡單地聯結成升、降壓與複合電路，由於（yú）結構上的特（tè）點，實驗還可演示斬波電路（lù）電機負荷能耗製動、回饋（kuì）製動等的實驗效果（guǒ）。
20 、 DX20 三相可控整流電路（二）
提供（gòng） 6 隻 5A /1000V 的晶（jīng）閘管，每（měi）隻晶閘管均設有 RC 吸收（shōu）和保險絲（sī）保護（hù）裝置（zhì），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）），可更好的完成設計（jì）性（xìng）實驗。
三相觸發電路由專用晶閘（zhá）管新型集成觸發電路 Tc787 組成，體現了現代晶閘管觸發技術的新應用；同時提供六路（lù）觸發脈衝（chōng）功放（fàng）電路等。
21 、 DX21 晶閘管觸發電路（三）
由西門子專用晶閘管集成觸發電路 Tca785 組（zǔ）成，可完成單相集成觸發電（diàn）路（lù）實驗，體現了現代晶閘管（guǎn）觸發技術的新（xīn）應用。
22 、 DX22 單相智能功率、功率因數表
由微電（diàn）腦、高精度 A/D 轉換芯片和全數顯電路構成。通過鍵控、數顯窗（chuāng）口實現人機（jī）對（duì）話功能控製模式。在硬、軟件上均分八檔區域（yù），自動判斷、自動換檔，功率測量精（jīng）度（dù） 1.0 級，電壓、電流量程分別為 450V 、 5A ，還可儲存數據，供隨時查閱。
23 、 DQ03-1 不鏽鋼電機導軌、光碼盤測（cè）速係統（日本歐姆龍 1024 光電編碼器（qì））及數顯轉速表
24 、 DQ07-1 直流複勵發電機
25 、 DQ09 直流並勵電動（dòng）機
26 、 DQ17 單（dān）相電阻啟動異（yì）步（bù）電動（dòng）機
27 、實（shí）驗連接線：根（gēn）據不同實驗項目的特（tè）點，配備兩種不同（tóng）的實驗聯接線，強電部分采用高可靠護套結構插連接線（xiàn）（不存在任何觸電的可能），裏麵采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細（xì）的多股線，達到超軟目的，外包（bāo）丁晴聚氯乙烯絕緣層（céng），具有柔軟（ruǎn）、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點，插頭采用實芯銅（tóng）質件外套鈹輕銅彈片，接（jiē）觸安全（quán）可靠（kào）；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都隻能配合（hé）相應內孔的插座，這樣大大（dà）提高了實驗的安全及合理性。
五（wǔ）、本裝置能開（kāi）設的實驗項目（全配）

（一）晶閘管觸發電路實驗項目
1 ．單結晶體管觸發電路（lù）
2 ．正弦（xián）波同步移相觸（chù）發（fā）電路實（shí）驗
3 ．鋸齒波同步移相觸發電路實驗
4 ．單相集成（chéng）鋸齒波觸發電路實驗（由 Tca785 組成（chéng））
5 ．三相集成鋸齒波觸發電路實驗（由（yóu） KC04 等組成）
6 ．三相集成鋸齒波觸發電（diàn）路實驗（由 TC787 組成）
（二）晶閘管（guǎn）線（xiàn）路（lù）實驗項（xiàng）目
1 ．單相半波可控整流電路實驗
2 ．單相橋式半控整（zhěng）流電路實驗
3 ．單相橋式全控（kòng）整（zhěng）流及有源逆變電路實驗
4 ．三相半波可控整流電路實驗
5 ．三（sān）相橋式半控整流電路實驗（yàn）
6 ．三相半波有源逆變電路實驗
7 ．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
8 ．單相並聯（lián）逆變電路實驗
9 ．單相交流調壓電路實驗
10 ．單相交流（liú）調功電路實驗
11 ．三相交流（liú）調壓電路（lù）實驗

（三）新器件特性（xìng）及驅動保護（hù）實（shí）驗項目
1 ．單向晶閘管（ SCR ）特性實驗

2 ．可關（guān）斷晶閘管（guǎn）（ GTO ）特性實驗

3 ．功率場效應管（ MOSFET ）特性實驗
4 ．功率晶體管（ GTR ）特性實驗
5 ．絕（jué）緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性（xìng）實驗（yàn）
6 ．可關斷晶（jīng）閘管（ GTO ）驅動與保護電路實驗（yàn）
7 ．功率場效應管（ MOSFET ）驅（qū）動與保護電路實驗
8 ．功率晶體管（ GTR ）驅動與保護電路實驗
9 ．絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）驅（qū）動與（yǔ）保護電路實驗
（四）典型新器件線路實驗
1 ．單相正弦波脈寬調製（ SPWM ）逆變電（diàn）路實驗
2 ．全橋 DC/DC 變換電路實驗
3 ．半橋型（xíng）開關穩壓電源的性能研究
4 ．單端反激式隔離開關電源實驗
5 ．單端電流反饋他激式隔離開關電源實驗
6 ．直流斬波（bō）電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升（shēng）降壓斬波的電路、 Cu ｋ斬波電路（lù）、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路）
7 ．升（shēng）、降壓與複合斬波電路實驗
8 ．單相斬控式交流調壓電路實驗
9 ．整流（liú）電路有源功率因數校正（zhèng）實驗
10 ．軟（ruǎn）開關（guān）技術實驗

六、基本配置

七（qī）、基本配置實驗項目：
（一）晶閘管觸（chù）發電路實驗（yàn）項目
1. 單結晶體（tǐ）管（guǎn）觸發電路
2. 鋸齒波同步移相觸（chù）發電路實驗（yàn）
3. 三相集成鋸齒（chǐ）波觸發電路實驗（由 KC04 等組成）
（二）晶閘管（guǎn）線路實驗項目
1. 單相半波可控（kòng）整流電路實驗
2. 單相橋式半控整流電路實驗
3. 單相橋式全控整流及有源逆（nì）變電路實驗
4. 三相半波可控整流電（diàn）路（lù）實驗（yàn）
5. 三相橋式半控整（zhěng）流電路實驗
6. 三相半波（bō）有源逆變電路實驗
7. 三相橋式全（quán）控（kòng）整流及有源逆變電路實驗
8. 單相並聯逆變電路實（shí）驗
9. 單相（xiàng）交流調壓電路（lù）實驗
（三）新器件特性及驅動保護（hù）實驗項目
1. 單向晶閘管（ SCR ）特性實驗
2. 功率場效應管（guǎn）（ MOSFET ）特性實驗
3. 絕緣雙極（jí）性晶體（tǐ）管（ IGBT ）特性（xìng）實驗
4. 功率場效應管（ MOSFET ）驅動與保護電路實驗
5. 絕緣雙極性晶（jīng）體管（guǎn）（ IGBT ）驅動與保護電路實驗
（四）典型新器件線路實驗
1. 單相（xiàng）正弦波脈寬（kuān）調製（ SPWM ）逆（nì）變電路實驗
2. 半橋型開關穩壓電源的性能研究（jiū）
3. 直流斬波電路的性能研究（jiū）（降壓斬波電路（lù）、升壓斬（zhǎn）波電路、升降壓斬波電路、 Cu ｋ斬波電路、 Sepic 斬（zhǎn）波（bō）電路、 Zeta 斬波電路）