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創新型電力電子技術實驗裝置

FCDD-1型創新型電力電子技術實驗裝置

上海方晨

一、產品概述

FCDD-1型創新型電力電子技術實驗裝置”是由本企業設計的新型實驗裝置,綜合了目前我國高等院?!峨娏﹄娮蛹夹g》、《交直流電源控制》、《數字化電力電子》、《DSP電機控制》、《數字化電源》等課程實驗大綱的要求,能對上述課程的實驗項目進行實驗操作。特別適用于高等院?,F有的實驗設備的更新改造,為教師和研究生開發或進行科學研究工作提供良好的條件。

二、總體描述

1、設備配套教學資料

提供實驗指導書(分教師版、學生版);提供實驗指導教師培訓;提供實驗操作指導視頻;在實驗指導書中提供詳細的操作步驟和記錄的數據表格等內容,實驗內容配套1:1教學操作視頻。

三、詳細技術參數

(一)系統組成和功能

1、實驗供電采用模塊化設計,方便實驗教學及維修。

2、設備中所有元器件采用工業級或以上產品,主要部件采用國內主流廠商產品:

(二)主要技術參數

實驗裝置:所有組件(電源部分及實驗掛件)模塊化設計,便于維修,詳細配置如下:

1、實驗臺架

實驗桌桌面為防火、防水、耐磨27mm厚高密度板,實驗裝置主框架采用四根75mm×75mm優質歐標型材(單面邊長33mm+中縫9mm+邊長33mm),四周采用成型“8”字型鋁材支架固定,安裝螺絲采用M8+滑塊螺母,設計有帶門可拆卸的鈑金機箱,所有模塊采用激光雕刻工藝,30度專用防火材料摸具制作,具有2個專用拉手,具有平衡線路供電,

 2、電源部分

1FCDY-1 交流電源控制模塊

提供三相固定380V交流電源,380V交流電源經空氣開關控制后輸出至三相調壓器以及隔離變壓器,面板上設有鑰匙開關、啟動、停止以及急停按鈕,整體設計成獨立模塊,可以單獨使用,便于維修,工藝采用塑料專用模具設計,操作面板尺寸為200mm*250mm,模塊箱后置單相以及三相插座,電源插座、電源插頭采用鴻雁電器品牌,按鈕采用德力西品牌產品。

2FCDY-2 直流高壓電源模塊

提供220V(1A)勵磁電源及0250V(4A)連續可調穩壓電樞電源(具有過壓、過流、過熱及短路軟截止自動恢復保護功能)各一組,并設有直流數顯電壓表及切換開關

3FCDY-3 隔離變壓器

隔離變壓器起保護、防雷、濾波作用,隔離變壓器的輸出端跟輸入端是完全“斷路”隔離的。隔離變壓器對于發現閃電、放電、電網切換、電機啟動等其它電網燥志引起的干擾作用都有抑制作用,輸出輸入電容耦合小,可以有效安全的起到保護設備的作用;并設有過流保護,相間、線間過電流及直接短路均能自動保護。

3、實驗掛件部分

3.1、數字化電力電子部分(基礎實驗)

1FCDT-01晶閘管觸發電路及電機調速掛箱

提供三相集成鋸齒波移相觸發電路和 6 只分成正橋的晶閘管,每只晶閘管均設有過流、過壓保護裝置,正橋晶閘管可通過外加信號進行觸發(內部已連接到脈沖輸出接口),可更好的完成設計性實驗;設有平波電抗器一組;

提供7MCGS觸摸屏一個,通過觸摸屏來控制給定電壓,來完成交直流電機調速。

內部設計有2路模擬量輸入(電壓采樣利用GS8591芯片,可測量0-10V范圍內的電壓值)和1路模擬量輸出模塊,采用DSP28335芯片完成,開環、單閉環、雙閉環等實驗,此外提供兩路電流采樣則通過30mΩ精密采樣電阻,可測量0-1A的電流值。這些采樣數據可以通過控制板處理并顯示在觸摸屏上。

2FCDT05-3晶閘管觸發電路實驗

提供鋸齒波同步移相觸發電路、TCA785集成觸發電路共二個觸發電路實驗。

3FCDT03-1晶閘管橋式電路掛箱()

設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V精度1.0 級、帶鏡面直流電流表±2A,精度 1.0 級各一只。

4FCDY-9單相調壓器模塊

提供單相變壓器一只,可輸出AC0-36V,指針交流電壓表(AC50V)一個。

5FCDT07-3直流斬波實驗

《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內容而設計的;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?/span>(Buck Chopper)、升壓斬波電路(Boost Chopper)、升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)、Cuk斬波電路等典型實驗。典型電路采用專用電路設計,右邊提供原理圖,左面提供專用器材,采用大面板布局,使結構清楚,接線方便。

6FCDT-28-3功率器件驅動電路實驗(一)

提供IGBT電力電子器件;可完成電力電子新器件的驅動特性實驗。并提供一組管溝隔離觸發電路。電源:為驅動電路提供電源,包括±5V、±15V 直流電源;PWM 波形發生器:主要是為新器件驅動電路提供PWM 驅動波形,可以通過頻率調節旋鈕進行頻率調節;通過占空比電位器來調節 PWM 波的占空比。頻率調節范圍15khz33khz.

7FC27三相可調電阻

一組900Ω*2,0.41A,瓷盤電阻,可調電阻設置有刻度盤,指示旋轉位置的大概阻值。

8)變頻器

 0.4K,單相輸入,三相輸出。

4、數字化電源控制部分(整批配置1套)

1FCDSP-4整流與逆變電路

1AC-DC電路(提供原理圖、PCB、DSP源程序,電感和電容需要2組切換(留示波器測試點),觀察不同的效果),輸入電壓:10~60V,輸入過壓保護,輸入欠壓保護(輸入電壓、電流采集至DSP,留示波器測試點),輸出過流保護(輸出電流采集至DSP,留示波器測試點),輸出過壓保護(輸出電壓采集至DSP,留示波器測試點)

2)芯片采用280049C系統控制板,帶通信接口,ADC、PWM等接口。

5、線上電力電子仿真軟件(整批配置1套):具備三維虛擬實驗室環境,可以自由漫游觀察;仿真軟件需采用云服務器模式,在有網絡的教室等環境均可登錄即可選擇相應設備進行實驗,可通過電腦及移動端等登錄學習,實現流暢操作,為了方便隨時隨地線上學習,不接受單機版仿真軟件;(至少需提供PC端及移動端網頁登錄、設備選擇、實驗操作等多方面介紹,需展示以下仿真實驗內容需求課程),為了方便隨時隨地線上學習,

1)三維環境及模型技術要求

配套主要設備模型:電機與電力電子實驗裝置,配套儀表測量掛件、配套電源模塊、配套可調電阻器、變壓器、電抗器、晶閘管模塊、電機調速模塊、交流調壓模塊等。

2)模型要和真實供貨硬件設備按照 1:1 比例制作,學生可在仿真環境里進行自由接線及其它實驗內容拓展,進行相關實驗等,需設置打分功能;軟件具有自動判斷功能。

3)至少具備以下功能模塊需求:

①、實驗說明:通過軟件介紹仿真實驗的組成模塊,操作方法,以及計分規則;

②、實驗目的:通過簡單的測試,讓學生明白本次仿真實驗的目的;

③、實驗原理:根據對實驗的了解,讓學生選擇出正確的實驗原理圖;

④、設備選擇:熟悉實驗中用到的設備,從眾多混淆選項中選出本次實驗所需要的設備;

⑤、實驗連線:根據試驗原理圖練習線路連接,可對導線進行換色、刪除、清空操作;

⑥、設備仿真:根據實驗指導書來操作相應的按鈕,顯示數據和動作,達到仿真學習的目的;

⑦、實驗報告:把實驗仿真中得到的實驗數據填入對應的表格中,并生成實驗記錄;

⑧、實驗成績:實驗全部完成之后可以查看各個模塊實驗得分;

⑨、軟件具備學籍注冊功能。

4)仿真軟件需包含但不限于以下實驗,提供仿真軟件源代碼,支持用戶自行開發:

1)電機3D仿真實驗內容:①、單相變壓器空載、負載、短路實驗;②、三相變壓器空載、負載、短路實驗;③、直流他勵電動機回饋制動、反接制動、能耗制動實驗;④、直流并勵電動機機械特性、調速、能耗制動實驗;⑤、他勵直流發電機空載特性、外特性、調整特性實驗;⑥、并勵發電機自勵、外特性實驗;⑦、三相鼠籠異步電動機空載、短路、負載、能耗制動、空載損耗實驗。

2)電力電子3D仿真實驗內容:①、晶閘管直流調速系統主要單元的調速;②、三相半波有源逆變電路實驗;③、三相半波可控整流電路實驗;④、單相交流調壓電路實驗;⑤、直流斬波電路的性能研究:Zeta斬波電路、Sepic斬波電路、Cuk斬波電路、升降壓斬波電路、升壓斬波電路、降壓斬波電路;⑥、雙閉環三相異步電機調壓調速實驗;⑦、雙閉環不可逆直流調速系統實驗;⑧、單閉環不可逆直流調速系統實驗;⑨、轉速單閉環不可逆直流調速系統實驗;⑩、三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗;?、單相橋式全控整流電路實驗。

四、設備配置

1、示波器

2、實驗導線:每套設備配有四色、不同長度實驗導線,采用高可靠護套結構手槍插連接線,里面采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線,達到超軟目的,外包丁晴聚氯乙烯絕緣層,具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點,插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片,接觸優良。(不存在任何觸電的可能)

五、設備可完成實驗內容

1、傳統電力電子實驗

1IGBT的認識與特性實驗(包含驅動);

2)直流斬波電路的性能研究(六種典型線路)

1)降壓斬波電路(Buck Chopper)

2)升壓斬波電路(Boost Chopper)

3)升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)

4Cuk斬波電路

3)三相半波可控整流電路實驗

4)三相橋式半控整流電路實驗

5)三相交流調壓電路實驗

2、直流電機調速系統實驗

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

3、變頻器調速實驗

1)變頻器功能參數設置與操作;

2)變頻器報警與保護功能;

3)變頻器外部端子點動控制;

4)變頻器控制電機運行時間操作;

5)變頻器控制電機正反轉運行;

6)外部模擬量(電壓/電流)變頻調速、多段速度選擇變頻調速;

7)三相異步電動機的變頻調速;

4、數字電源相關實驗

5、線上電力電子仿真系統實驗

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