HYDD-505型現代電（diàn）力電（diàn）子技術實驗裝置一、概述　　“HYDD-505型現代電力電子技術實驗台 ” 依據《電力電子技（jì）術》、《半導體變流（liú）技術》教材實驗大綱的要求

HYDD-505型現代電力電子（zǐ）技術實驗裝置（zhì）

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》、《半導體變流（liú）技術（shù）》教材實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優點，充分考慮了實驗室（shì）的現狀和發展趨（qū）勢，對原電力電子技術及電機控（kòng）製實驗裝置 ” 在外（wài）形、功能上（shàng）進行優（yōu）化（huà）組合，精心研製而成。

二、適用範圍
　 本裝（zhuāng）置涵蓋了各高等院校等所開設的 “ 電力電子技術 ” 、 “ 半導體變流技術 ” 等（děng）專業課程所要求的實驗項目。
三、技術性能
1 、輸入電源 : 三相四線 ( 或三相五線 380V±10 ％ 50HZ)
2 、工作環境 : 溫度 -10℃ － + 40℃ 　相對濕度（dù）＜ 85 ％（ 25℃ ）　海撥＜ 4000m
3 、裝置容量（liàng）：＜ 1000W
4 、外形尺寸： 155×79.5× 147 cm 3
四、裝置的基（jī）本裝備
1 、 DX-01 電源控（kòng）製屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質麵板）（ 1 ）交流電源（帶有過（guò）流保（bǎo）護措施）
提供交流電源：三相交流電源 (220V/ 1.5A )
（ 2 ）高壓直流電（diàn）源
直流電源：輸出 220V/ 0.5A ，具有輸出短路保護。
（ 3 ）數字式儀表
1 ．交流數字電壓表：可通過其（qí）下方的波段開關切換指示（shì）三相（xiàng）電網輸入線電壓，精度 1.0 級；
2 ．真有效值交流數字電壓表一隻：測量範圍 0 ～ 500V ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位（wèi）半數顯，為交流調速係統提供電壓指示。
3 ．真有（yǒu）效值交流數字電流表一隻：測量範圍 0 ～ 5A ，量程自（zì）動判斷、自動（dòng）切換，精度 0.5 級，三位半數顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調速係統提供電流的指示（shì）；
4 ．直（zhí）流數字電壓表一隻（zhī）：測量範圍 0 ～ 300V ，三位半數顯，輸入阻抗為 10M Ω ，精（jīng）度 0.5 級；
5 ．直流數字電流表一隻：測量（liàng）範圍 0 ～ 5A ，三位半數顯，精度 0.5 級，具有超量程報警（jǐng）、指示、切斷總電源等功能。
（ 4 ）帶鏡麵的指針表：直流電壓表（測量範圍（wéi） 0 ～ ±300V ，為中零式，精（jīng）度為 1.0 級（jí））直流電流表（測量範圍 0 ～ ± 2A ，為中零式，精度為 1.0 級）
（ 5 ）三（sān）相可（kě）調電阻（ 90Ω×2/ 0 .41A 一個 、 900Ω×2/ 0 .41A 兩個）
（ 6 ）平波電抗器：提（tí）供 100mH 、 200mH 、 700mH 電（diàn）感，在（zài） 1A 下保持線性。
（ 7 ）給定： ±15V 可調電壓輸出，帶數顯，指示輸出電壓。
（ 8 ）單相調壓：提供了一隻 0 ～ 250V/0.5KVA 單相交流自耦調壓器，為相應的（de）實驗提供可調交流電源，並帶過流保護。
（ 9 ）三相整流濾波電路（lù）：可對單相及三相交流電源進行整流和濾波，具有輸出短路保護。
（ 10 ）變壓器：提供三相芯式變壓器一（yī）個（該（gāi）變壓器有 2 套副邊繞組（zǔ），原、副（fù）邊繞組的電（diàn）壓為 127V/63.6V/31.8V ），用於三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗。
（ 11 ）人身安全保護體係
三（sān）相隔離變（biàn）壓器一組：三（sān）相電源（yuán）首（shǒu）先通過三相（xiàng）漏電保護器，然後經（jīng）鑰（yào）匙開關（guān）、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與（yǔ）電網隔離（浮（fú）地設計），對人身安全起到一定的保護作用。
電壓型漏電（diàn）保護器 1 ：對（duì）隔（gé）離變（biàn）壓器前的線路出現的漏電（diàn）現象進行（háng）保護，使控製屏內的接觸器跳閘，切（qiē）斷電源。
電壓（yā）型漏電保護器 2 ：對隔離變（biàn）壓器後的線路及實驗過程中的接線等出現的漏電現象進行保護，發出報（bào）警信號並切斷電源，確保人身安全。
電流型漏電保護裝置（zhì）：控製屏若有（yǒu）漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
實驗連接線及插座：強、弱電（diàn）連接及插座（zuò）分（fèn）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（diàn）。
（ 12 ）實驗管理（lǐ）器
具有設定實驗時間、定（dìng）時報警、切斷電源等（děng）功能；還可以自動記錄與區分由於接線或操作錯（cuò）誤所造成的漏電告警、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（xiù）鋼（gāng）管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有（yǒu） 7 芯（xīn）、 3 芯等插座， 掛件的（de）供電由這些插座提供。控製屏兩側設有單相三極 220V 電源插座及三相四極 380V 電源插座。
2 、 DX02 實驗桌（zhuō）
實驗桌（zhuō）為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌麵為防火、防水、耐磨高密度板 , 結構堅（jiān）固，形狀似長方體結構（gòu），造形美觀大方；設有兩個大抽屜，用於放置工具、存放掛件及資料等。桌麵用於安裝電源控製屏並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（hé）四個固定調節機構，便於移動和固定（dìng），有（yǒu）利於實驗室的布局。配有示波器擱板。
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（tōng）過外加觸發信號（hào）進行（háng）觸（chù）發（留有觸發脈衝輸入接口），可更好的完成設計性實驗。
三相觸（chù）發電路由 KC04 、 KC41 、 KC42 、 4066 等集成電（diàn）路組成（chéng），可通過鈕（niǔ）子（zǐ）開關選擇雙窄脈衝或寬脈衝，同時（shí）提供（gòng）六路（lù）觸（chù）發脈（mò）衝功放電路等（děng）。
4 、 DX04 晶閘管觸發電路（一（yī））
提供單結晶體管觸發電路實驗、鋸齒波同（tóng）步移相觸發電（diàn）路實驗。
5 、 DX05 晶閘管觸發電路（二）
提供正弦波同步移相（xiàng）觸發電路實（shí）驗、單相交流調（diào）壓觸發（fā）電路實驗及單相並聯逆變觸發電（diàn）路實驗共三 種。
6 、 DX06 功率器件驅動與保護電路（一）
主（zhǔ）要是為完成新器件特性實（shí）驗提供（gòng）電源、驅動電路及 PWM 波形發生器。
（ 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（diàn）路：包括 MOSFET 和 IGBT 的驅動電路。其中 IGBT 的驅（qū）動電路采用專用芯片 EXB841 ，其它的由運放、門電路及分立元件組成。
（ 3 ） PWM 波（bō）形（xíng）發生（shēng）器：以 SG3525 為核心的 PWM 波形發生器主要（yào）是為新器件驅動電（diàn）路提供 PWM 驅動波形，可以通過頻率調節旋鈕進行頻率調節（jiē）；通過占空比電位器來調節 PWM 波的占空比。頻率範圍分為 2 擋，通過鈕子開關切換，高頻（pín）檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅動電（diàn）路提供 PWM 波形，頻率調節範圍 4KHz ～ 10KHz ；低（dī）頻檔是為（wéi） GTR 和 GTO 驅動（dòng）電路提供 PWM 波形，頻率調節範圍 400Hz ～ 1KHz ；占空比可從 0% 調至 100% 。
7 、 DX07 功率器件驅動與保（bǎo）護電路（二）
提（tí）供 GTO 和 GTR 的（de）驅動保護電路， PWM 信（xìn）號和直流電源均從 PE14 上取。
8 、 DX08 單相交直交變頻原理
根（gēn）據普通高等教育（yù） “ 九五 ” 國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內容進行開發。用於展示交直交（jiāo）變頻原理，主（zhǔ）要讓學（xué）生了解 SPWM 正弦波脈寬調製信號的形成方法，了（le）解 IGBT 管專用集（jí）成驅動芯片的特點及其使用，能完（wán）成如下實驗項目（mù）： 1 ） SPWM 波形成的過程； 2 ）交直（zhí）交變頻電路（lù）在不同負載（電阻，電感或電機）時的工（gōng）作情況和波形，並研究工作頻率對電（diàn）路工作波（bō）形的影響； 3 ） IGBT 管專用集成驅動芯片（piàn）的工作特性。
9 、 DX09 DC/DC 變換電路
提供了 DC/DC 變換（huàn）電路實驗的主電路和控製（zhì）電路。電力電子器（qì）件為 IGBT ，控製（zhì）電路采用 PWM 控製集成電路 SG3525 ，掛箱麵板上還提供了所（suǒ）需的觀測孔。
10 、 DX10 半橋型開關穩壓電源
提供了半橋型開關（guān）穩壓電源的主電路和控製電（diàn）路，主電路的電力電子器件為電力 MOSFET 管；控製電路采（cǎi）用專用（yòng） PWM 控製集（jí）成電路 SG3525 ，采用恒頻（pín）脈寬調製控製方案。可完成 “ 開關電路在開環與閉環下負載特性的測試 ” 以及 “ 電源電壓波動（dòng）對輸出的影響 ” 等實驗（yàn）內容。
11 、 DX11 直流斬波實驗
根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授（shòu）主編的《電（diàn）力電子技術》 ( 第四版 ) 中相關內容而（ér）設（shè）計。提供（gòng）組成直流斬波電路所需的元器件和（hé）采（cǎi）用專用（yòng）的 PWM 控製集成電路 SG3525 。可完成教（jiāo）材中降壓斬波電路（ Buck Chopper ）、升壓斬波電（diàn）路（ Boost Chopper ）、升降壓斬波電路（ Boost -Buck Chopper ）、 Cuk 斬波電路（lù）、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路（lù）六（liù）種典型實驗。
12 、 DX12 斬控式（shì）交流調壓電路
根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教（jiāo）授主編（biān）的《電力電子技術》（第（dì）四版）中（zhōng）相關（guān）內容而設計（jì），采用全控（kòng）型器件 IGBT 管實現（xiàn） “ 斬控式交流調壓實驗（yàn） ” 。
13 、 DX13 單相（xiàng）交流調壓 / 調功電路
根據西安交通大學（xué）王兆（zhào）安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》（第四版）中相關內容而設計，實現單（dān）相交（jiāo）流調壓和（hé）交流調功（gōng）的實驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調壓實驗中采用由（yóu）雙向觸發二極管構成觸發（fā）控（kòng）製電（diàn）路；在交流調功實驗中采用由（yóu） 555 時基電路組成觸發控製電（diàn）路。
14 、 DX14 單端反激式隔離（lí）開（kāi）關電源
輸入（rù）交流（liú）電壓（yā）範圍為 50V ～ 200V ，輸出為三組直流電源，分別為 +5V 、 5A ； +12V 、 1A ； -12V 、 1A ，在輸入交流電壓和直流輸出負載變化時（shí）輸出電壓的變化率小於 0.3% 。
15 、 DX15 PS-ZVS-PWM 軟開（kāi）關技術（shù）
主要包括 H 橋電（diàn）路、控製電路和穩（wěn）壓反饋電路，用於（yú）展現（xiàn）移相零電壓開關的電路結構和工作原理。 H 橋（qiáo）電路有四隻 MOSFET 管組成（chéng），控製電（diàn）路采用全橋軟開關電源移相 PWM 控製芯片 UCC3895 和驅動芯片 HIP4081 組成（chéng），穩壓反饋電路由 TL431 等元件組成。
16 、 DX16 整流電路有源（yuán）功率因（yīn）數校正
主（zhǔ）要有（yǒu）整（zhěng）流電路、升壓變換器、控製電路三部分組成。控製電路采用功率因數控製（zhì）芯片 UCC3817N 和外圍（wéi）元器件組成。大輸出功率是（shì） 100W （ 200V±5% ， 0.5A ），工作頻率為 100KHz 。通過（guò）適當的連線可以完成下列實驗項目：
(1) 無濾波電容的整流電路帶純阻（zǔ）性（xìng）負（fù）載的測（cè）試（shì）
(2) 有濾（lǜ）波電容的整（zhěng）流電（diàn）路帶純阻性負載的測試
(3) 整流電路有源功率因數（shù）校正的測試
(4) 控製電路的波形測試，功率柵極控製信（xìn）號觀察
(5) 整流電路有（yǒu）源（yuán）功率因數校正（zhèng）電路的性能測試
17 、 DX17 實驗（yàn）元器（qì）件
提供晶閘管（均（jun1）設（shè）有（yǒu） RC 吸收和保險絲保（bǎo）護）、壓敏電阻（作為過壓保護（hù）元件，內部已（yǐ）連成三角形接法）、二極（jí）管（guǎn）及燈座、 RC 吸收電路。
18 、 DX18 單端電流反饋他激式隔離開關電源
采用專用集成電路 UC3844 作 PWM 控製器，可直接驅動 MOSFET 功率場效應管。通過與直流可調電源、負載的配合可展示（shì）電路原理，各點波形測試，輸入電壓和負載改變時的波形變化和性能測試等項目。
19 、 DX 19 升 、降壓與複合斬波電路
通過 PWM 控製器與兩個 IGBT 三極管（guǎn），兩個二（èr）極管的簡單聯結，配以發電機、電動機的組合負荷，用雙蹤示波器能（néng）展示降壓電路的第一象限電壓 - 電流（liú）圖（tú），升壓電路的第二象限電壓 - 電流圖，複合電路的（de）第一、第（dì）二象限電壓（yā）－電流圖。同時能展示以（yǐ）上三種（zhǒng）狀態（tài）下的續流、臨界斷流、斷流時的電壓、電流波形 ( 改變輸入電壓、改變 PWM 脈寬、改（gǎi）變負荷電機力矩 ) 。並可（kě）簡單地聯結成升、降壓與複合電路，由於結構上的特點，實驗（yàn）還（hái）可演示斬波電路電機（jī）負荷能耗製動、回饋製動等的（de）實驗效果。
20 、 DX20 三相可控整（zhěng）流電路（二）
提供 6 隻 5A /1000V 的晶閘（zhá）管，每隻晶閘管均設有 RC 吸收和保（bǎo）險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信號進行觸發（留有觸發脈衝輸入接口），可更好的完成設計性實（shí）驗。
三相（xiàng）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（xiàn）代晶閘管觸發技術的新應用；同時提供六路觸發脈衝功放電路等。
21 、 DX21 晶閘管觸發電（diàn）路（三）
由西門子專用晶閘管集成觸發電路 Tca785 組成（chéng），可完成單相集成觸發電路實驗，體現了現代（dài）晶閘管觸發技（jì）術的新應用（yòng）。
22 、 DX22 單相智能功（gōng）率、功率因數表（biǎo）
由微電腦、高精度 A/D 轉換（huàn）芯片和全數顯電路構成。通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控（kòng）製模式（shì）。在硬（yìng）、軟件上（shàng）均（jun1）分八檔區域，自動判斷、自動換（huàn）檔，功率測量精度 1.0 級（jí），電壓、電流量程分別（bié）為 450V 、 5A ，還可儲存數據，供隨時（shí）查閱。
23 、 DQ03-1 不鏽鋼電機導（dǎo）軌、光碼盤測（cè）速係統（日本歐姆龍 1024 光電編碼器）及數顯轉速表
24 、 DQ07-1 直流複勵發電機
25 、 DQ09 直流並勵（lì）電動機
26 、 DQ17 單相（xiàng）電阻啟動異步電動機
27 、實驗連接線：根據不同實驗項目的特點，配（pèi）備兩（liǎng）種不同的實驗聯接線，強電部分采（cǎi）用高可靠護套（tào）結構插連接線（不存在任何觸電的可能），裏麵采用無（wú）氧銅（tóng）抽絲（sī）而成頭發絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴（qíng）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（chā）頭采用（yòng）實芯（xīn）銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹（pí）輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都隻能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及（jí）合理性。
五、本裝置能開設的實（shí）驗項（xiàng）目（全（quán）配）

（一）晶閘管觸發電路實驗項目
1 ．單結晶體管觸發電路
2 ．正弦波同步移相觸發電路（lù）實驗
3 ．鋸齒波同步移相觸發電路實驗
4 ．單相集成鋸齒波觸發電路實（shí）驗（由 Tca785 組成）
5 ．三相集成鋸齒波觸發電路實驗（由 KC04 等組成）
6 ．三相（xiàng）集成鋸齒波觸發電路實驗（由 TC787 組成）
（二）晶閘管線路實驗項目
1 ．單相半波可控整流電路實驗
2 ．單相（xiàng）橋式半控整流電路實驗
3 ．單相橋式全控整流及有源（yuán）逆變電路實驗
4 ．三相半波可控整流電路實驗
5 ．三相橋式半控整流電路（lù）實驗
6 ．三相半（bàn）波有源逆變電路實驗
7 ．三相橋式全控整流及有源逆（nì）變電路（lù）實驗
8 ．單相（xiàng）並聯逆變電路實驗
9 ．單相交流調壓電路實驗
10 ．單相交流調功電路實驗
11 ．三相交流調壓電路實驗

（三）新器件特（tè）性及（jí）驅（qū）動保護實驗項目
1 ．單向晶閘管（ SCR ）特性實驗（yàn）

2 ．可關斷晶閘管（ GTO ）特性（xìng）實驗

3 ．功率場效應管（ MOSFET ）特性（xìng）實驗
4 ．功率晶體管（guǎn）（ GTR ）特性實（shí）驗
5 ．絕（jué）緣雙極性晶體管（guǎn）（ IGBT ）特性實驗
6 ．可關斷晶閘管（ GTO ）驅動與保護電（diàn）路實（shí）驗
7 ．功率場效應（yīng）管（ MOSFET ）驅動（dòng）與保護電路實驗
8 ．功率晶體管（ GTR ）驅動與保護電路（lù）實驗（yàn）
9 ．絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）驅動與保護（hù）電路實驗
（四）典型新器件線（xiàn）路實驗（yàn）
1 ．單相正弦波脈寬調製（ SPWM ）逆變電路實驗
2 ．全橋 DC/DC 變換電路實驗
3 ．半橋型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（guān）電源實驗
6 ．直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、 Cu ｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路（lù）、 Zeta 斬波電路）
7 ．升、降壓與複合斬（zhǎn）波電路實驗
8 ．單相斬控式交流調壓電路實驗
9 ．整流電（diàn）路有源（yuán）功率因數校正實驗
10 ．軟開關技術實驗

六、基本配置

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