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序號

產品名稱

技術參數

數量

1

電力電子與電機控制實驗裝置

室驗臺所含主要模塊：

設備參數要求：

一、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＜85% (25℃)　海拔＜4000m

3.裝置容量：＜1.5kVA

4.外形尺寸：≥1800mm×750mm×1600mm

二、 系統要求

1. 電源控制屏(鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板)

（1）交流電源

要求提供三相0～450V可調交流電源，同時可得到單相0～250V可調的交流電源(配有一臺三相同軸聯動自耦調壓器（規格1.5kVA、0～450V）。可調交流電源輸出處設有電子式過流保護裝置。通過三個電壓指示儀表，可指示三相調壓電壓。

含有能耗監測單元：監測單元能夠完成包括實驗臺電壓、電流、功率、電能等多個電參數的測量、采集及傳輸，并具有RS485通訊接口，支持MODBUS-RTU協議，結合云服務平臺的終端模塊及網關模塊不僅具有能耗在線監測分析功能，同時兼容實驗臺數據采集的其他各種異構、不同協議的信息系統與監控系統，含有云服務網關模塊，支持云端/手機端/PC端訪問控制，支持多機組網、數據庫、多屏互動、云組態等功能。支持以太網/WIFI/4G等，遠程實時查看及監控設備。支持多種第三方協議，內置多種工業設備驅動，能夠實現遠程編程、上下載、固件升級、診斷、監控及調試程序，隨時偵測現場異常狀況等。

(2)高壓直流電源

勵磁電源：220V/0.5A，具有輸出短路保護。

(3)數字式儀表

=真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯。

=真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯。

=直流數字電壓表一只：測量范圍0～200V，四位半數顯，多量程2V/20V/200V三擋，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級。

(5)人身安全保護體系

=三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離(浮地設計)，對人身安全起到一定的保護作用。

=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，使控制屏內的接觸器跳閘，切斷電源。

=電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

=實驗連接線及插座：要求強、弱電連接及插座分開，不能混插。強電連接線及插座要求采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

(6)控制屏其它設施

1.控制屏要求采用全鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，不接受型材搭建方式，控制屏正面設有兩根不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有19芯、7芯、4芯、3芯等插座，掛件的供電由這些插座提供。控制屏設有單相三極220V電源插座。

2.實驗桌

要求為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，需有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。實驗桌需設有四個萬向輪和四個固定調節機構。

3.實驗掛箱及模塊技術要求

（1）給定及電機調速控制I：

要求提供以下模塊：電流反饋與過流保護(FBC+FA)、給定器(G)、轉速變換器(FBS)、調節器I和調節器II。其中調節器I和調節器II的反饋電阻、電容均外接，實驗時可以靈活改變系統的參數，觀測不同的參數對系統穩定性及相應時間等影響；要求可以讓學生從調速系統的各種參數(如電機的機電時間常數等)出發對調節器的放大倍數及積分時間的參數分別設計，同時進行實際結果的驗證，能完成設計性實驗。

（2）電機調速控制II：

要求提供以下模塊：轉矩極性鑒別(DPT)、零電平檢測(DPZ)及邏輯控制器(DLC)，配合使用完成邏輯無環流可逆直流調速系統實驗項目。

（3）晶閘管觸發及主電路：

◆要求提供雙路輸出可控晶閘管的移相電路，觸發電路以TCA787為核心搭建，全面板設計有模塊化原理框圖及示波器測試孔

◆要求提供不少于12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設有過流、過壓保護裝置，正、反橋晶閘管可通過外加信號進行觸發(留有觸發脈沖輸入接口)，要能完成設計性實驗；并要求設有控制觸發信號通斷開關，防止誤觸發等。要求有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度0.5級帶鏡面直流電流表±3A，精度0.5級各一只。

（4）三相可調電阻：

要求提供三組(每組900Ω×2/0.41A)

（5）直流斬波：

要能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驗。

（6）單相觸發電路：

要求能完成：單結晶體管觸發電路、正弦波觸發電路、鋸齒波觸點電路等實驗。

（7）組式變壓器：

要求提供三相組式變壓器，作為有源逆變線路中的逆變變壓器。

（8）新器件特性電路：

要求由主電路、控制電路、吸收電路等組成，能完成GTR、MOSFET、IGBT管子的特性實驗。

（9）軟開關電路：

要求為典型的移相控制全橋零電壓開關PWM變換器

要有波形觀察孔，要求采用集成芯片UC3854，要求能實現改變主要參數變化對實現ZVS的影響

（10）直流脈寬電路：

要求可完成DC/DC變換電路、單相交頻電路以及直流脈寬調速等實驗項目。

單相交直流變頻電路：要求主回路中間直流電壓由交流電整流而得，逆變部分要求采用單相橋式PWM電路。

控制回路的SPWM波形發生要由三角波和正弦波比較生成。

（11）三相異步電機變頻調速控制掛箱

變頻調速系統要由主回路和控制電路組成。要求主回路為交-直-交電源型變頻器，功率器件采用智能功率模塊IPM。控制系統由DSP、控制檢測電路、驅動與保護電路等組成。

轉速反饋要采用正交編碼脈沖光電編碼器,直接與交流電機相連，分辨率為≥2048個脈沖/轉。能完成SPWM、空間矢量、磁場定向以及直接轉矩控制方式的實驗，可以通過示波器觀察各驅動信號、電動機線電壓、 線電流、 氣隙磁通分量以及突加與突減給定以及突加與突減負載時的i =f(t)與n =f(t)動態波形，并可測量系統開環、閉環機械特性n =f(M)。

要求能與上位機相連，提供的軟件能采集電流、轉速、磁通波形并加以保存，同時可改變PID、調制比、轉子電阻等參數，能觀察到對電機性能的影響。

用戶可單獨利用主回路或控制回路進行設計性實驗。

（12）電力電子設計實踐實驗箱

包括STM32F407核心板，4×4的編碼式鍵盤，480×320的TFT顯示模塊、含有EP4CE6E22為核心的FPGA系統，包括板載USB_Blaster下載電路、板載USB-Blaster下載電路、高速A/D模塊（包括20MHz、12位高速A/D轉換器，高速電壓比較器，增益8檔可調放大電路）、高速D/A模塊（包括100MHz、8位高速D/A轉換器AD9708，寬帶放大電路，輸出信號的幅值和直流偏置數控調節）、信號源模塊（該信號源可以提供實驗中所需要的8種信號源。包括：0-3.3V直流電壓，200Hz正弦信號，1kHz正弦信號，2kHz-100kHz正弦信號，130秒語音信號，FSK信號，FSK+語音信號，200kHz正弦信號，200Hz-10kHz正弦信號）、語音播放模塊（音頻功放+0.5W喇叭+M25P16存儲器）、4路線性穩壓電源（±5V和±15V的直流穩壓電源。在過流或短路的情況下，能自動切斷電源，并發出聲光報警。排除故障后，自動回復供電）。

（13）自動控制與計算機控制技術實驗箱：

13.1、由采樣保恃器及單穩單元電路；非線性用單元電路；狀態指示燈單元；數/模轉換單元電路；模/數轉換單元電路；單節拍脈沖發生單元；電位器單元；驅動單元；電機單元；直流電機、步進電機；信號測量單元；采用PC軟件實現雙蹤示波器、頻率特性分析等功能。

13.2、RS485總線多路數據采集單元：8路模擬量輸入、4路模擬量輸出、8路開關量輸入、4路繼電器開關量輸出（2路常閉、2路常開），可以完成基于計算機虛擬儀器Labview/Matlab溫度、轉速等對象的閉環控制，同時提供源程序代碼，提供動態鏈接庫及通訊協議。

13.3、溫度測控單元：該單元主要由溫度傳感器、溫度變送器、冷卻風扇、獨立加熱源（溫度控制范圍室溫-100oC）、功率加熱器等部分組成，可以輸出工業標準0—5V（對應0oC到100oC）信號，作為外部控制系統中的傳感器測量信號。選擇內控方式可以完成儀表的信號檢測和控制功能，選擇外控方式則能通過LABVIEW、MATLAB完成計算機溫度控制系統的數據采集和輸出控制功能；轉速測控單元：該模塊主要由轉速傳感器、可調轉速風機、功率放大器等部分組成，可以輸出轉速測量的脈沖信號，同時能通過LABVIEW、MATLAB軟件進行轉速的測量和PID控制

（14）實驗電機及配件

◆不銹鋼電機導軌、光碼盤測速系統及數顯轉速表：要提供的不銹鋼導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度與互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間連接的同心度不超過±5絲。電機運行時噪聲小。

◆直流復勵發電機：200V、0.5A、100W、1500r/min

◆直流并勵電動機：220V、1.1A、185W、1500r/min

◆三相鼠籠式異步電動機：220V/△、0.5A、100W、1420r/min

u 三相線繞式異步電動機：220V/Y、0.6A、120W、1380r/min

（15）平波電抗器要求：

要求平波電抗器采用中心抽頭方式，分別為50mH、100 mH、200Mh/700Mh.在額定電流小于1.5A 時保持線性。

三、 支持實驗項目

第一章、電力電子技術

1．單結晶體管觸發電路
2．正弦波同步移相觸發電路實驗
3．鋸齒波同步移相觸發電路實驗
4．單相半波可控整流電路實驗
5．單相橋式半控整流電路實驗
6．單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
7．三相半波可控整流電路實驗
8．三相橋式半控整流電路實驗
9．三相半波有源逆變電路實驗
10．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
11．單相并聯逆變電路實驗
12．單相交流調壓電路實驗

13．單相交流調功電路實驗
14．三相交流調壓電路實驗
15．直流斬波電路原理實驗
16．單向晶閘管（SCR）特性實驗
17．可關斷晶閘管（GTO）特性實驗
18．功率場效應管（MOSFET）特性實驗
19．電力晶體管（GTR）特性實驗
20．絕緣雙極型晶體管（IGBT）特性實驗
21．功率場效應管（MOSFET）驅動與保護電路實驗
22．電力晶體管（GTR）驅動與保護電路實驗
23．絕緣雙極型晶體管（IGBT）驅動與保護電路實驗

第二章、典型電力電子器件線路實驗
1．單相正弦波脈寬調制（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、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路）
7．升、降壓與復合斬波電路實驗
8．單相斬控式交流調壓電路實驗
9．整流電路有源功率因數校正實驗
10．軟開關技術實驗

第三章、直流電機調速實驗
1．晶閘管直流調速系統參數和環節特性的測定實驗

2．晶閘管直流調速系統主要單元的調試
3．單閉環不可逆直流調速系統實驗
4．雙閉環不可逆直流調速系統實驗
5．邏輯無環流可逆直流調速系統實驗
6．雙閉環控制的直流脈寬調速系統（H橋、IGBT）

第四章、變頻原理實驗
1．三相正弦波脈寬調制（SPWM）變頻原理實驗
2．三相馬鞍波（三次諧波注入）脈寬調制變頻原理實驗
3．三相空間電壓矢量SVPWM變頻原理實驗
4．SPWM調制方式下V/F曲線測定
5．馬鞍波調制方式下V/F曲線測定
6．空間電壓矢量調制方式下V/F曲線測定
7．不同的變頻模式下磁通軌跡觀測實驗
第五章、交流電機調速系統實驗
1．雙閉環三相異步電機調壓調速系統實驗
2．雙閉環三相異步電機串極調速系統實驗
3．單相正弦波脈寬調制SPWM變頻調速系統實驗
4．三相正弦波脈寬調制（SPWM）變頻調速系統實驗

5．三相馬鞍波脈寬調制變頻調速系統實驗

6．三相空間電壓矢量SVPWM變頻調速系統實驗

第六章、自控原理實驗項目

1．控制系統典型環節的模擬
2．一階系統的時域響應及參數測定
3．二階系統的瞬態響應分析
4．三階系統的瞬態響應及穩定性分析
5．PID控制器的動態性能
6．控制系統的動態校正

7．典型環節頻率特性的測試
8．線性系統頻率特性的測試
9．信號的采樣與恢復
10．典型的非線性環節的模擬
11．非線性系統的相平面分析

第七章、自控原理應用實驗項目

1、基于RS485數據采集卡的A/D采集實驗

2、基于RS485數據采集卡的D/A輸出實驗

3、基于RS485數據采集卡的DI采集實驗

4、基于RS485數據采集卡的DO采集實驗

5、基于LABVIEW溫度PID控制系統

6、基于LABVIEW轉速PID控制系統

7、基于Matlab的 A/D操作實驗

8、基于Matlab的 D/A操作實驗

9、基于Matlab的 DI操作實驗

10、基于Matlab的DO操作實驗

11、基于Matlab的電壓狀態監視/報警實驗

12、基于Matlab的 PID控制實驗

13、基于Matlab的SIMULINK的PID控制實驗

14、基于Matlab的ANN的故障診斷實驗     等

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