一、概述
“SGDD-505現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗臺 ” 依據(jù)西安交通大學(xué)王兆安編著的《電力電子技術(shù)》（第四版）、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》教材實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對原電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置 ” 在外形、功能上進行優(yōu)化組合，精心研制而成。
二、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗臺適用范圍
本裝置涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的 “ 電力電子技術(shù) ” 、 “ 半導(dǎo)體變流技術(shù) ” 等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
三、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗臺技術(shù)性能
1 、輸入電源 : 三相四線 ( 或三相五線 380V±10 ％ 50HZ)
2 、工作環(huán)境 : 溫度 -10℃ － + 40℃ 相對濕度＜ 85 ％（ 25℃ ）海撥＜ 4000m
3 、裝置容量：＜ 1000W
4 、外形尺寸： 155×79.5× 147 cm 3
四、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗臺的基本裝備
1 、 DX-01 電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）
（ 1 ）交流電源（帶有過流保護措施）
提供交流電源：三相交流電源 (220V/ 1.5A )
（ 2 ）高壓直流電源
直流電源：輸出 220V/ 0.5A ，具有輸出短路保護。
（ 3 ）數(shù)字式儀表
1 ．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度 1.0 級；
2 ．真有效值交流數(shù)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(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示。
3 ．真有效值交流數(shù)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(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；
4 ．直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍 0 ～ 300V ，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為 10M Ω ，精度 0.5 級；
5 ．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍 0 ～ 5A ，三位半數(shù)顯，精度 0.5 級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
（ 4 ）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測量范圍 0 ～ ±300V ，為中零式，精度為 1.0 級）直流電流表（測量范圍 0 ～ ± 2A ，為中零式，精度為 1.0 級）
（ 5 ）三相可調(diào)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 電感，在 1A 下保持線性。
（ 7 ）給定： ±15V 可調(diào)電壓輸出，帶數(shù)顯，指示輸出電壓。
（ 8 ）單相調(diào)壓：提供了一只 0 ～ 250V/0.5KVA 單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)交流電源，并帶過流保護。
（ 9 ）三相整流濾波電路：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個（該變壓器有 2 套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為 127V/63.6V/31.8V ），用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗。
（ 11 ）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(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)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(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。
電壓型漏電保護器 2 ：對隔離變壓器后的線路及實驗過程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進行保護，發(fā)出報警信號并切斷電源，確保人身安全。
電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（ 12 ）實驗管理器
具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（ 13 ）控制屏其它設(shè)施
控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根方型不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)有 7 芯、 3 芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供�？刂破羶蓚�(cè)設(shè)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
實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板 , 結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。配有示波器擱板。
3 、 DX03 三相可控整流電路（一）
提供 6 只 5A /1000V 的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有 RC 吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗。
三相觸發(fā)電路由 KC04 、 KC41 、 KC42 、 4066 等集成電路組成，可通過鈕子開關(guān)選擇雙窄脈沖或?qū)捗}沖，同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
4 、 DX04 晶閘管觸發(fā)電路（一）
提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實驗、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗。
5 、 DX05 晶閘管觸發(fā)電路（二）
提供正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路實驗及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路實驗共三 種。
6 、 DX06 功率器件驅(qū)動與保護電路（一）
主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅(qū)動電路及 PWM 波形發(fā)生器。
（ 1 ）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括 ±5V 、 ±15V 和 +20V 直流電源。
（ 2 ）驅(qū)動電路：包括 MOSFET 和 IGBT 的驅(qū)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 波形發(fā)生器：以 SG3525 為核心的 PWM 波形發(fā)生器主要是為新器件驅(qū)動電路提供 PWM 驅(qū)動波形，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié) PWM 波的占空比。頻率范圍分為 2 擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅(qū)動電路提供 PWM 波形，頻率調(diào)節(jié)范圍 4KHz ～ 10KHz ；低頻檔是為 GTR 和 GTO 驅(qū)動電路提供 PWM 波形，頻率調(diào)節(jié)范圍 400Hz ～ 1KHz ；占空比可從 0% 調(diào)至 100% 。
7 、 DX07 功率器件驅(qū)動與保護電路（二）
提供 GTO 和 GTR 的驅(qū)動保護電路， PWM 信號和直流電源均從 PE14 上取。
8 、 DX08 單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育 “ 九五 ” 國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）的內(nèi)容進行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解 SPWM 正弦波脈寬調(diào)制信號的形成方法，了解 IGBT 管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用，能完成如下實驗項目： 1 ） SPWM 波形成的過程； 2 ）交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感或電機）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響； 3 ） IGBT 管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。
9 、 DX09 DC/DC 變換電路
提供了 DC/DC 變換電路實驗的主電路和控制電路。電力電子器件為 IGBT ，控制電路采用 PWM 控制集成電路 SG3525 ，掛箱面板上還提供了所需的觀測孔。
10 、 DX10 半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力 MOSFET 管；控制電路采用專用 PWM 控制集成電路 SG3525 ，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案�？赏瓿� “ 開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試 ” 以及 “ 電源電壓波動對輸出的影響 ” 等實驗內(nèi)容。
11 、 DX11 直流斬波實驗
根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》 ( 第四版 ) 中相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計。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 �？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚� 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。
12 、 DX12 斬控式交流調(diào)壓電路
根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）中相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計，采用全控型器件 IGBT 管實現(xiàn) “ 斬控式交流調(diào)壓實驗 ” 。
13 、 DX13 單相交流調(diào)壓 / 調(diào)功電路
根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）中相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計，實現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實驗內(nèi)容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調(diào)壓實驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成觸發(fā)控制電路；在交流調(diào)功實驗中采用由 555 時基電路組成觸發(fā)控制電路。
14 、 DX14 單端反激式隔離開關(guān)電源
輸入交流電壓范圍為 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(fù)載變化時輸出電壓的變化率小于 0.3% 。
15 、 DX15 PS-ZVS-PWM 軟開關(guān)技術(shù)
主要包括 H 橋電路、控制電路和穩(wěn)壓反饋電路，用于展現(xiàn)移相零電壓開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。 H 橋電路有四只 MOSFET 管組成，控制電路采用全橋軟開關(guān)電源移相 PWM 控制芯片 UCC3895 和驅(qū)動芯片 HIP4081 組成，穩(wěn)壓反饋電路由 TL431 等元件組成。
16 、 DX16 整流電路有源功率因數(shù)校正
主要有整流電路、升壓變換器、控制電路三部分組成。控制電路采用功率因數(shù)控制芯片 UCC3817N 和外圍元器件組成。最大輸出功率是 100W （ 200V±5% ， 0.5A ），工作頻率為 100KHz 。通過適當(dāng)?shù)倪B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性負(fù)載的測試
(2) 有濾波電容的整流電路帶純阻性負(fù)載的測試
(3) 整流電路有源功率因數(shù)校正的測試
(4) 控制電路的波形測試，功率柵極控制信號觀察
(5) 整流電路有源功率因數(shù)校正電路的性能測試
17 、 DX17 實驗元器件
提供晶閘管（均設(shè)有 RC 吸收和保險絲保護）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管及燈座、 RC 吸收電路。
18 、 DX18 單端電流反饋他激式隔離開關(guān)電源
采用專用集成電路 UC3844 作 PWM 控制器，可直接驅(qū)動 MOSFET 功率場效應(yīng)管。通過與直流可調(diào)電源、負(fù)載的配合可展示電路原理，各點波形測試，輸入電壓和負(fù)載改變時的波形變化和性能測試等項目。
19 、 DX 19 升 、降壓與復(fù)合斬波電路
通過 PWM 控制器與兩個 IGBT 三極管，兩個二極管的簡單聯(lián)結(jié)，配以發(fā)電機、電動機的組合負(fù)荷，用雙蹤示波器能展示降壓電路的第一象限電壓 - 電流圖，升壓電路的第二象限電壓 - 電流圖，復(fù)合電路的第一、第二象限電壓－電流圖。同時能展示以上三種狀態(tài)下的續(xù)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、改變負(fù)荷電機力矩 ) 。并可簡單地聯(lián)結(jié)成升、降壓與復(fù)合電路，由于結(jié)構(gòu)上的特點，實驗還可演示斬波電路電機負(fù)荷能耗制動、回饋制動等的實驗效果。
20 、 DX20 三相可控整流電路（二）
提供 6 只 5A /1000V 的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有 RC 吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗。
三相觸發(fā)電路由專用晶閘管新型集成觸發(fā)電路 Tc787 組成，體現(xiàn)了現(xiàn)代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的最新應(yīng)用；同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
21 、 DX21 晶閘管觸發(fā)電路（三）
由西門子專用晶閘管集成觸發(fā)電路 Tca785 組成，可完成單相集成觸發(fā)電路實驗，體現(xiàn)了現(xiàn)代晶閘管觸發(fā)技術(shù)的最新應(yīng)用。
22 、 DX22 單相智能功率、功率因數(shù)表
由微電腦、高精度 A/D 轉(zhuǎn)換芯片和全數(shù)顯電路構(gòu)成。通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。在硬、軟件上均分八檔區(qū)域，自動判斷、自動換檔，功率測量精度 1.0 級，電壓、電流量程分別為 450V 、 5A ，還可儲存數(shù)據(jù)，供隨時查閱。
23 、 DQ03-1 不銹鋼電機導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)（日本歐姆龍 1024 光電編碼器）及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
24 、 DQ07-1 直流復(fù)勵發(fā)電機
25 、 DQ09 直流并勵電動機
26 、 DQ17 單相電阻啟動異步電動機
27 、實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結(jié)構(gòu)插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
五、現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗臺能開設(shè)的實驗項目（全配）
（一）晶閘管觸發(fā)電路實驗項目
1 ．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
2 ．正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗
3 ．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗
4 ．單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由 Tca785 組成）
5 ．三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由 KC04 等組成）
6 ．三相集成鋸齒波觸發(fā)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 ．單相橋式半控整流電路實驗
3 ．單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
4 ．三相半波可控整流電路實驗
5 ．三相橋式半控整流電路實驗
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 ．單相并聯(lián)逆變電路實驗
9 ．單相交流調(diào)壓電路實驗
10 ．單相交流調(diào)功電路實驗
11 ．三相交流調(diào)壓電路實驗
（三）新器件特性及驅(qū)動保護實驗項目
1 ．單向晶閘管（ SCR ）特性實驗
2 ．可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）特性實驗
3 ．功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）特性實驗
4 ．功率晶體管（ GTR ）特性實驗
5 ．絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）特性實驗
6 ．可關(guān)斷晶閘管（ GTO ）驅(qū)動與保護電路實驗
7 ．功率場效應(yīng)管（ MOSFET ）驅(qū)動與保護電路實驗
8 ．功率晶體管（ GTR ）驅(qū)動與保護電路實驗
9 ．絕緣雙極性晶體管（ IGBT ）驅(qū)動與保護電路實驗
（四）典型新器件線路實驗
1 ．單相正弦波脈寬調(diào)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(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
4 ．單端反激式隔離開關(guān)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、 Zeta 斬波電路）
7 ．升、降壓與復(fù)合斬波電路實驗
8 ．單相斬控式交流調(diào)壓電路實驗
9 ．整流電路有源功率因數(shù)校正實驗
10 ．軟開關(guān)技術(shù)實驗
六、部件明細(xì)價格表：
|
序號 |
編號 |
名 稱 |
數(shù)量 |
單價（元） |
|
1 |
DX01 |
電源控制屏 |
1 件 |
13100 |
|
2 |
DX02 |
實驗桌 |
1 張 |
1800 |
|
3 |
DX03 |
三相可控整流電路（一） |
1 件 |
4630 |
|
4 |
DX04 |
晶閘管觸發(fā)電路（一） |
1 件 |
1420 |
|
5 |
DX05 |
晶閘管觸發(fā)電路（二） |
1 件 |
1800 |
|
6 |
DX06 |
功率器件驅(qū)動與保護電路（一） |
1 件 |
3350 |
|
7 |
DX07 |
功率器件驅(qū)動與保護電路（二） |
1 件 |
2785 |
|
8 |
DX08 |
單相交直交變頻原理 |
1 件 |
3280 |
|
9 |
DX09 |
DC/DC 變換電路 |
1 件 |
3200 |
|
10 |
DX10 |
半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源 |
1 件 |
1800 |
|
11 |
DX11 |
直流斬波實驗（六種典型線路） |
1 件 |
1800 |
|
12 |
DX12 |
斬控式交流調(diào)壓電路 |
1 件 |
1800 |
|
13 |
DX13 |
單相交流調(diào)壓 / 調(diào)功電路 |
1 件 |
1570 |
|
14 |
DX14 |
單端反激式隔離開關(guān)電源 |
1 件 |
1145 |
|
15 |
DX15 |
PS-ZVS-PWM 軟開關(guān)技術(shù) |
1 件 |
2500 |
|
16 |
DX16 |
整流電路有源功率因數(shù)校正 |
1 件 |
1650 |
|
17 |
DX17 |
實驗元器件 |
1 件 |
1180 |
|
18 |
DX18 |
單端電流反饋他激式隔離開關(guān)電源 |
1 件 |
1200 |
|
19 |
DX19 |
升、降壓與復(fù)合斬波電路 |
1 件 |
1800 |
|
20 |
DX20 |
三相可控整流電路（二）（ Tc787 ） |
1 件 |
3780 |
|
21 |
DX21 |
晶閘管觸發(fā)電路（三）（ TcA785 ） |
1 件 |
1570 |
|
22 |
DX22 |
|
1 件 |
2290 |
|
23 |
DQ03-1 |
雙閉環(huán) H 橋 DC/DC 變直流調(diào)速系統(tǒng) |
1 件 |
4700 |
|
24 |
DQ07-1 |
電機調(diào)速控制系統(tǒng)（ Ⅱ ） |
1 件 |
1440 |
|
25 |
DQ09 |
單相智能功率、功率因數(shù)表 |
1 件 |
1440 |
|
26 |
DQ17 |
不銹鋼電機導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng) |
1 件 |
660 |
|
27 |
SG07 |
高可靠護套結(jié)構(gòu)插實驗連接線及配件 |
1 套 |
900 |
七、用戶根據(jù)需要完成的實驗內(nèi)容及配置功能的檔次，選擇需要的實驗測量儀表組件、電機及掛箱。
基本配置（用戶可在基本配置的基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況選購部件）
|
序號 |
編號 |
名 稱 |
數(shù) 量 |
|
1 |
DX01 |
電源控制屏 |
1 件 |
|
2 |
DX02 |
實驗桌 |
1 張 |
|
3 |
DX03 |
三相可控整流電路（一） |
1 件 |
|
4 |
DX04 |
晶閘管觸發(fā)電路（一） |
1 件 |
|
5 |
DX06 |
功率器件驅(qū)動與保護電路（一） |
1 件 |
|
6 |
DX08 |
單相交直交變頻原理 |
1 件 |
|
7 |
DX10 |
半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源 |
1 件 |
|
8 |
DX11 |
直流斬波實驗（六種典型線路） |
1 件 |
|
9 |
DX17 |
實驗元器件 |
1 件 |
|
10 |
DX07 |
高可靠護套結(jié)構(gòu)插實驗連接線及配件 |
1 套 |
