TK-220型 现代电力电子技术实验装置

详细说明：

一、TK-220型 现代电力电子技术实验装置概述：

“现代电力电子技术实验台”依据西安交通大学王兆安编著的《电力电子技术》（第四版）、《半导体变流技术》教材实验大纲的要求，吸收国内、外同类产品的优点，充分考虑了实验室的现状和发展趋势，对原“电力电子技术实验装置”在外形、功能上进行优化组合，精心研制而成。

二、TK-220型 现代电力电子技术实验装置适用范围

本装置涵盖了各高等院校等所开设的“电力电子技术”、“半导体变流技术”等专业课程所要求的实验项目。

三、TK-220型 现代电力电子技术实验装置技术性能

1、输入电源: 三相四线(或三相五线 380V±10％ 50HZ)

2、工作环境: 温度-10℃－+40℃　 相对湿度＜85％（25℃）  海拨＜4000m

3、装置容量：＜1000W    4、外形尺寸：155×79.5×3675px3

四、TK-220型 现代电力电子技术实验装置装置的基本装备

1、DX-01电源控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板）

  （1）交流电源（带有过流?；ご胧┨峁┙涣鞯缭矗喝嘟涣鞯缭?220V/1.5A)

  （2）高压直流电源

    直流电源：输出220V/0.5A，具有输出短路保护。

  （3）数字式仪表

     1．交流数字电压表：可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压，精度1.0级；

     2．真有效值交流数字电压表一只：测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，为交流调速系统提供电压指示；

     3．真有效值交流数字电流表一只：测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，具有超量程告警、指示及切断总电源功能，为调速系统提供电流的指示；

     4．直流数字电压表一只：测量范围0～300V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级；

     5．直流数字电流表一只：测量范围0～5A，三位半数显，精度0.5级，具有超量程报警、指示、切断总电源等功能。

  （4）带镜面的指针表：直流电压表（测量范围0～±300V，为中零式，精度为1.0级）直流电流表（测量范围0～±2A，为中零式，精度为1.0级）

  （5）三相可调电阻（90Ω×2/0.41A一个、900Ω×2/0.41A两个）

  （6）平波电抗器：提供100mH、200mH、700mH电感，在1A下保持线性。

  （7）给定：5V可调电压输出，带数显，指示输出电压。

  （8）单相调压：提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调交流电源，并带过流?；ぁ?/span>

  （9）三相整流滤波电路：可对单相及三相交流电源进行整流和滤波，具有输出短路?；?。

  （10）变压器：提供三相芯式变压器一个(该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V），用于三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验。

  （11）人身安全?；ぬ逑?/span>

    三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电?；て?，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使主电路输出与电网隔离（浮地设计），对人身安全起到一定的保护作用。

电压型漏电?；て?：对隔离变压器前的线路出现的漏电现象进行?；ぃ箍刂破聊诘慕哟テ魈?，切断电源。

电压型漏电?；て?：对隔离变压器后的线路及实验过程中的接线等出现的漏电现象进行?；?，发出报警信号并切断电源，确保人身安全。

    电流型漏电?；ぷ爸茫嚎刂破寥粲新┑缦窒?，漏电流超过一定值，即切断电源。

    实验连接线及插座：强、弱电连接及插座分开，不能混插。强电连接线及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。

  （12）实验管理器

    具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。

  （13）控制屏其它设施

    控制屏正面大凹槽内，设有两根方型不锈钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设有7芯、3芯等插座， 挂件的供电由这些插座提供?？刂破亮讲嗌栌械ハ嗳?20V电源插座及三相四极380V电源插座。

  2、DX02实验桌

    实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体结构，造形美观大方；设有两个大抽屉，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。配有示波器搁板。

  3、DX03三相可控整流电路（一）

    提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝?；ぷ爸茫д⒐芸赏ü饧哟シ⑿藕沤写シⅲ粲写シ⒙龀迨淙虢涌冢筛玫耐瓿缮杓菩允笛?。

    三相触发电路由KC04、KC41、KC42、4066等集成电路组成，可通过钮子开关选择双窄脉冲或宽脉冲，同时提供六路触发脉冲功放电路等。

  4、DX04晶闸管触发电路（一）

    提供单结晶体管触发电路实验、锯齿波同步移相触发电路实验。

  5、DX05晶闸管触发电路（二）

    提供正弦波同步移相触发电路实验、单相交流调压触发电路实验及单相并联逆变触发电路实验共三种。

  6、DX06功率器件驱动与保护电路（一）

    主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电路及PWM波形发生器。

  （1）电源：为驱动电路提供电源，包括±5V、±15V和+20V直流电源。

  （2）驱动电路：包括MOSFET和IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用芯片EXB841，其它的由运放、门电路及分立元件组成。

  （3）PWM波形发生器：以SG3525为核心的PWM波形发生器主要是为新器件驱动电路提供PWM驱动波形，可以通过频率调节旋钮进行频率调节；通过占空比电位器来调节PWM波的占空比。频率范围分为2挡，通过钮子开关切换，高频档是为MOSFET和IGBT驱动电路提供PWM波形，频率调节范围4KHz～10KHz；低频档是为GTR和GTO驱动电路提供PWM波形，频率调节范围400Hz～1KHz；占空比可从0%调至100%。

  7、DX07功率器件驱动与?；さ缏罚ǘ?/span>

    提供GTO和GTR的驱动保护电路，PWM信号和直流电源均从PE14上取。

  8、DX08单相交直交变频原理

    根据普通高等教育“九五”*重点教材王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》(第四版）的内容进行开发。用于展示交直交变频原理，主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解IGBT管集成驱动芯片的特点及其使用，能完成如下实验项目：1）SPWM波形成的过程；2)交直交变频电路在不同负载（电阻，电感或电机）时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；3）IGBT管集成驱动芯片的工作特性。

  9、DX09 DC/DC变换电路

    提供了DC/DC变换电路实验的主电路和控制电路。电力电子器件为IGBT，控制电路采用PWM控制集成电路SG3525，挂箱面板上还提供了所需的观测孔。

  10、DX10半桥型开关稳压电源

提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用PWM控制集成电路SG3525，采用恒频脉宽调制控制方案?？赏瓿?ldquo;开关电路在开环与闭环下负载特性的测试”以及“电源电压波动对输出的影响”等实验内容。

  11、DX11直流斩波实验

    根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第四版)中相关内容而设计。提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路（BuckChopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。

  12、DX12斩控式交流调压电路

    根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第四版）中相关内容而设计，采用全控型器件IGBT管实现“斩控式交流调压实验”。

    13、DX13单相交流调压/调功电路

    根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第四版）中相关内容而设计，实现单相交流调压和交流调功的实验内容。采用的电力电子器件为双向晶闸管，在交流调压实验中采用由双向触发二极管构成触发控制电路；在交流调功实验中采用由555时基电路组成触发控制电路。

    14、DX14单端反激式隔离开关电源

    输入交流电压范围为50V～200V，输出为三组直流电源，分别为+5V、5A；+12V、1A；-12V、1A，在输入交流电压和直流输出负载变化时输出电压的变化率小于0.3%。

    15、DX15 PS-ZVS-PWM软开关技术

    主要包括H桥电路、控制电路和稳压反馈电路，用于展现移相零电压开关的电路结构和工作原理。H桥电路有四只MOSFET管组成，控制电路采用全桥软开关电源移相PWM控制芯片UCC3895和驱动芯片HIP4081组成，稳压反馈电路由TL431等元件组成。

  16、DX16整流电路有源功率因数校正

    主要有整流电路、升压变换器、控制电路三部分组成?？刂频缏凡捎霉β室蚴刂菩酒琔CC3817N和外围元器件组成。zui大输出功率是100W（200V±5%，0.5A），工作频率为100KHz。通过适当的连线可以完成下列实验项目：

    (1) 无滤波电容的整流电路带纯阻性负载的测试

    (2) 有滤波电容的整流电路带纯阻性负载的测试

    (3) 整流电路有源功率因数校正的测试

    (4) 控制电路的波形测试，功率栅极控制信号观察

    (5) 整流电路有源功率因数校正电路的性能测试

  17、DX17实验元器件

    提供晶闸管（均设有RC吸收和保险丝?；?、压敏电阻（作为过压?；ぴ?，内部已连成三角形接法)、二极管及灯座、RC吸收电路。

  18、DX18单端电流反馈他激式隔离开关电源

    采用集成电路UC3844作PWM控制器，可直接驱动MOSFET功率场效应管。通过与直流可调电源、负载的配合可展示电路原理，各点波形测试，输入电压和负载改变时的波形变化和性能测试等项目。

  19、DX19升、降压与复合斩波电路

    通过PWM控制器与两个IGBT三极管，两个二极管的简单联结，配以发电机、电动机的组合负荷，用双踪示波器能展示降压电路的*象限电压-电流图，升压电路的第二象限电压-电流图，复合电路的*、第二象限电压－电流图。同时能展示以上三种状态下的续流、临界断流、断流时的电压、电流波形(改变输入电压、改变PWM脉宽、改变负荷电机力矩)。并可简单地联结成升、降压与复合电路，由于结构上的特点，

实验还可演示斩波电路电机负荷能耗制动、回馈制动等的实验效果。

  20、DX20三相可控整流电路（二）

    提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝?；ぷ爸茫д⒐芸赏ü饧哟シ⑿藕沤写シⅲ粲写シ⒙龀迨淙虢涌冢筛玫耐瓿缮杓菩允笛?。 三相触发电路由晶闸管新型集成触发电路Tc787组成，体现了现代晶闸管触发技术的应用；同时提供六路触发脉冲功放电路等。

  21、DX21晶闸管触发电路（三）

    由西门子晶闸管集成触发电路Tca785组成，可完成单相集成触发电路实验，体现了现代晶闸管触发技术的应用。

  22、DX22单相智能功率、功率因数表

    由微电脑、高精度A/D转换芯片和全数显电路构成。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。在硬、软件上均分八档区域，自动判断、自动换档，功率测量精度1.0级，电压、电流量程分别为450V、5A，还可储存数据，供随时查阅。

  23、DQ03-1不锈钢电机导轨、光码盘测速系统（日本欧姆龙1024光电编码器）及数显转速表

  24、DQ07-1直流复励发电机

  25、DQ09直流并励电动机

  26、DQ17单相电阻启动异步电动机

  27、实验连接线：根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构手插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，这样大大提高了实验的安全及合理性。

五、TH-220型 现代电力电子技术实验装置本装置能开设的实验项目（全配）

（一）晶闸管触发电路实验项目

    1．单结晶体管触发电路

    2．正弦波同步移相触发电路实验

    3．锯齿波同步移相触发电路实验

4．单相集成锯齿波触发电路实验(由Tca785组成)

5．三相集成锯齿波触发电路实验(由KC04等组成)

6．三相集成锯齿波触发电路实验(由TC787组成)

（二）晶闸管线路实验项目

    1．单相半波可控整流电路实验

    2．单相桥式半控整流电路实验

    3．单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

    4．三相半波可控整流电路实验

    5．三相桥式半控整流电路实验

6．三相半波有源逆变电路实验

7．三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

8．单相并联逆变电路实验

9．单相交流调压电路实验

10．单相交流调功电路实验

11．三相交流调压电路实验

（三）新器件特性及驱动保护实验项目

    1．单向晶闸管(SCR)特性实验

    2．可关断晶闸管(GTO)特性实验

    3．功率场效应管(MOSFET)特性实验

    4．功率晶体管(GTR)特性实验

5．绝缘双极性晶体管(IGBT)特性实验

6．可关断晶闸管(GTO)驱动与保护电路实验

7．功率场效应管(MOSFET)驱动与?；さ缏肥笛?/span>

8．功率晶体管(GTR)驱动与?；さ缏肥笛?/span>

9．绝缘双极性晶体管(IGBT)驱动与?；さ缏肥笛?/span>

（四）典型新器件线路实验

    1．单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验

    2．全桥DC/DC变换电路实验

    3．半桥型开关稳压电源的性能研究

    4．单端反激式隔离开关电源实验

5．单端电流反馈他激式隔离开关电源实验

6．直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路)

    7．升、降压与复合斩波电路实验

    8．单相斩控式交流调压电路实验

    9．整流电路有源功率因数校正实验

    10．软开关技术实验

基本配置（用户可在基本配置的基础上根据实际情况选购部件）

基本配置实验项目：

（一）晶闸管触发电路实验项目

    1.单结晶体管触发电路

2.锯齿波同步移相触发电路实验

3.三相集成锯齿波触发电路实验(由KC04等组成)

（二）晶闸管线路实验项目

    1.单相半波可控整流电路实验

    2.单相桥式半控整流电路实验

    3.单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

4.三相半波可控整流电路实验

5.三相桥式半控整流电路实验

6.三相半波有源逆变电路实验

7.三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

8.单相并联逆变电路实验

9.单相交流调压电路实验

（三）新器件特性及驱动?；な笛橄钅?/span>

    1.单向晶闸管(SCR)特性实验

    2.功率场效应管(MOSFET)特性实验

3.绝缘双极性晶体管(IGBT)特性实验

4.功率场效应管(MOSFET)驱动与?；さ缏肥笛?/span>

5.绝缘双极性晶体管(IGBT)驱动与保护电路实验

（四）典型新器件线路实验

    1.单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验

2. 半桥型开关稳压电源的性能研究

    3. 直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路)