JYDD-1型新型电力电子实验实训装置
一、设计思想
现在目前市面上的电力电子实验装置，都是根据70-80年代的器件和线路设计，近年来电力电子的技术得到了突飞猛进的发展，如常规的可控硅、GTR、GTO等器件都基本退出应用领域，，以功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器 件和绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，逐步取代第一代产品，大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT，因其具有电压型控制，输入阻抗大、驱动功率小，开关损耗低及工作频率高等特点，其有着广阔的发展前景。第四代是以PIC、HVIC等功能集成电路为代表的器件也在飞速发展中，而由分立器件设计的控制与保护线路更是不能适应当前的技术发展，学生学习了后无法认识与操作当前的电力电子器件和线路设计。因此我们就想根据现在的最新的器件和线路结合学生应该学习的基础知识等，设计1套能适应项目化教学需求，又能与实际生产相结合的电力电子教学实验平台。
二、设备特点
1、安全作为本设备重要考虑，设置有多重保护体系。
2、项目一体化教学模式设计本装置
2、所有线路学即可用，全部采用最新电力电子技术设计，与现在工业上使用芯片完全一致，不落伍。
三、装置的配置
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℃) 海拔＜4000m
3.装置容量：＜1.5KVA
4.重 量：480Kg
5.外形尺寸：130×73×160cm3
四、实验实训项目
基础实验项目
1、晶闸管的认识与特性实验
2、IGBT的认识与特性实验(包含驱动)
3、MOSFET的认识与特性实验(包含驱动)
4、直流斩波实验（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）
(2)、SG3525芯片制作PWM发生器
(3)、单片机PWm发生器实验
(4)、IRS2110驱动实验
晶闸管基础实验
1、单相晶体管触发电路（TC785）
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、单相半波可控整流电路实验
5、单相桥式半控整流电路实验
6、单相桥式全控整流及有源逆变电路实验
7、三相半波可控整流电路实验(TC787)
8、三相桥式半控整流电路实验
9、三相半波有源逆变电路实验
10、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
11、单相交流调压电路实验
12、单相交流调功电路实验
13、三相交流调压电路实验
典型电力电子器件线路实验
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、单相斩控式交流调压电路实验
直流电机调速实验
1、晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验
2、晶闸管直流调速系统主要单元调试
3、单闭环不可逆直流调速系统实验
4、双闭环不可逆直流调速系统实验
5、逻辑无环流可逆直流调速系统实验
6、双闭环控制直流脉宽调速系统（H桥、IGBT）
交流电机调速系统实验
1、双闭环三相异步电机调压调速系统实验
2、双闭环三相异步电机串极调速系统实验
数字控制实验
1、 CCS3.3集成环境认识.
2、点亮一个LED
3、 驱动液晶128*64
4、在LCD128*64上显示开发箱的温度
5、产生两路互补的PWM波.
6、+24V输入DC-DC升压.
7、+24V输入SPWM波调制输出
8、 模拟光伏并网发电系统
9、稳定输出220V-50Hz交流电
10、恒流LED驱动
线路研究实验
1、功率因数校正电路实验
2、开关电源综合实验
DSP交流变频调速（数字）
1、正交编码器测试
2、异步电机的SPWM变频调速系统（功率5KW）
3、异步电机的空间矢量控制的变频调速系统
4、采用DSP的异步电机直接转矩变频调速系统
5、采用DSP的异步电机磁场定向变频调速系统
DSP直流调速（数字）
1、直流电机闭环调速实验（功率3KW）
五、设备配置
1.FCDT01电源控制屏
(1)交流电源
提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调电源(配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格1.5KVA、0～450V），克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点)。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关指示三相电网电压和三相调压电压。
(2)高压直流电源两路
提供220V(0.5A)励磁电源及0～250V(4A)连续可调稳压电枢电源(具有过压、过流、过热及短路软截止自动恢复保护功能)各一组，并设有直流数显电压表及切换开关。
(3)人身安全保护五大体系
设有三相隔离变压器一组(三相电源经钥匙开关、接触器后，到隔离变压器，再经三相调压器输出)，使输出与电网隔离，对人身安全起到一定的保护作用；
设有电压型漏电保护器1，如果隔离变压器前的线路有漏电现象，即能实施保护并切断电源；
设有电压型漏电保护器2,如果隔离变压器后的线路及实验过程中的接线等有漏电现象,即能告警并切断电源；
设有电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。实验连接线及插座，采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。
(4)仪表保护体系
设有多只信号插座，与仪表相连，仪表超量程，即能告警并切断电源，对仪表起到良好的保护作用。
(5)实验管理器：具有设定时间、到时报警、切断电源及记录各种告警次数等功能。
(6)控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢钢管，可挂仪表及实验部件。凹槽底部设有多个小圆形单相三芯220V电源插座，供仪表等部件供电用。控制屏两侧设有三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。设有实验装置照明用的220V、40W日光灯一盏。
2仪表面板
1）智能直流电压表
具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装、精度：不低于5位，1000V档位显示格式：999.99（带2个小数点），显示单位：V；100V档位显示：99.999（带3个小数点），显示单位：V；10V档位显示：9.9999（带4个小数点），显示单位：V；
2）智能直流电流表
具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装、精度：不低于5位，5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。
3）智能真有效值交流电压表
具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装、精度：不低于4位，1000V档位显示格式：999.9（带2个小数点），显示单位：V；100V档位显示：99.99（带3个小数点），显示单位：V；10V档位显示：9.999（带4个小数点），显示单位：V；
4）智能真有效值交流电流表
具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装、精度：不低于4位，5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。
5）智能功率功率因数表
由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能测量电路的功率、功率因数。功率测量精度为1.0级，功率因数测量范围0.3～1.0，电压电流量程为450V和5A。具有通信接口。
3、FCDL-02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，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂箱及资料等。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。
4、FCDT03 晶闸管电路基础挂箱
提供12只大功率晶闸管器件、4只大功率二极管电路、电流反馈与保护电路、700mH可变电感等。
5、FCDT04晶闸管驱动电路挂箱
提供西门子TC787三相晶闸管专用电路，提供正反桥输出。
4、FCDT05晶闸管驱动挂件箱
提供TC785单相晶闸管驱动电路、正弦波同步触发电路、单结晶体管触发电路、锯齿波触发电路等
三、FCDT06电机调速电路挂箱
提供转速信号、反号器、电压隔离器、给定电路、2个调节器电路、电流反馈与保护电路等
8、FCDT07直流斩波实验挂箱
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)中相关的直流斩波内容而设计的；提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路（Buck Chopper）、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。
9、FCDT08 给定及实验器件挂箱
提供90欧双层1.2A可调负载、压敏电阻、给定电路等
10、FCDT09 驱动与保护电路挂箱
提供MOSFET驱动与保护电路、IGBT驱动与保护电路，设计采用STC芯片及外围电路、IRS2110驱动与保护电路等新型电路。
11、FCDT10 元器件挂箱1
提供实验用可调电阻和电容。
12、FCDT11元器件挂箱2
提供实验用可调电阻和整流电路等。
13、FCDT12整流与可调负载挂箱
提供三相芯式变压器等。
14、FCDT14单相交直交变频原理
根据普通高等教育“九五”国家级重点教材，王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的相关内容进行开发，用于展示交直交变频原理，让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成，了解IGBT管专用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，电感和电机）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管专用集成驱动芯片的工作特性。
15、FCDT15双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统
通过对四个桥臂上IGBT管的触发控制，来实现对可逆直流他励电机进行调速的目的，主要由三大部分组成，即主回路部分、控制电路部分和调节部分。主回路由直流电源、四个IGBT管组成；控制回路部分由专用芯片产生PWM脉冲波，PWM波脉冲发生器产生的四路控制脉冲，分别驱动四个桥臂的IGBT管；调节部分由两个PI调节器组成，并通过速度环、电流环构成的反馈回路使电机的转速稳定运行在给定的转速下。可完成的实验项目有：（1）、全桥DC/DC变换电路实验（2）、双闭环可逆直流脉宽调速实验。
16、FCDT16直流调速实验挂箱
本挂箱采用MCU为主控单元，采用IGBT为主功率芯片，采用编码器和模拟量反馈输入，可以实现直流电机的多种控制方式。
17、FCDT17交流调速实验挂箱
整个系统包括硬件和软件两部分，硬件包括TMS320F28335控制部分、高频升降压电路、功率驱动部分及各种保护电路部分。面板上DSP PWM原理框图，控制板安装在挂箱内，控制板分DSP最小系统（DSP的FLASH内烧录有逆变测试程序）和功率驱动板，软件部分包括DSP软件和PC机软件，能完成开环和闭环等异步电机驱动实验，可提供升级的DTC直接转矩控制实验，FOC矢量控制实验。
18、FCDT18离网逆变器实验挂箱
整个系统包括硬件和软件两部分，硬件包括TMS320F28335控制部分、高频升降压电路、功率驱动部分及各种保护电路部分。面板上DSP PWM原理框图，控制板安装在挂箱内，控制板分DSP最小系统（DSP的FLASH内烧录有逆变测试程序）和功率驱动板，软件部分包括DSP软件和PC机软件。整个系统可实时采集并显示运行参数，并具备光伏电池的最大输出功率跟踪功能。系统配置如下：
1）、主控芯片：TI公司32位DSP TMS320F28335，本模块采用独立构成最小系统模式，可更换51系列、PIC、意法STR等公司单片机作为本实验系统的主芯片。
2）、显示器：128*64图形化液晶显示
2）、IGBT（MOS管驱动）驱动模块
3）、直流负载驱动MOS模块
3）、光电隔离模块
4）、12位以上AD数据采集模块；8位DA数据采集模块
5）、DC/AC逆变电路
6）、AC/AC升压
7）、AC/DC整流
8）、正弦逆变PWM电路
9）、电检测电路
10）、调理电路
11）、并网电路
12）、并网信号检测
13）、输出电压检测调理电路
14）、滤波模块:LC滤波
15）、DS12C887时钟模块
16）、FLASH存储模块
17）、霍尔电流传感器
18）、电压传感模块
19）、集成温度传感器
26）、485通讯模块
27）、程序下载模块
19、FCDT19功率因数校正实验挂箱
主要有整流电路、升压变换器、控制电路三部分组成。控制电路采用功率因数控制芯片NCP1650和外围元器件组成,最大输出功率为100W（200V±5%，0.5A），工作频率为100kHz。采用模块化设计，通过适当的连线可以完成下列实验项目：
(1)无滤波电容整流电路带纯阻性负载的测试
(2)有滤波电容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
20、FCDT20开关电源综合实验挂箱
本挂箱提供海信液晶电视开关电源系统实验器材与电路，本电路带PFC等电路。
21、FCDT21不锈钢电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
22、FCDT22三相异步电机(220V,370W)
23、FCDT23直流电机（2台，220V，180W）
24、FCDT24三相线绕式异步电动机
25、FCDT25线绕式异步电机转子专用箱
下一个产品：JYW-1型 高压直流无刷电机实验装置
