FCDD-1型电力电子电机及技术实验装置

一、概述
“FCDD-1型电力电子及电气传动技术实验装置"依据高等院校教材《电力电子技术》(第四版)(西安交通大学王兆安编著)、《电力拖动自动控制系统》（第三版）(上海大学陈伯时编著)等实训大纲的要求，吸收国内、外同类产品的优点，充分考虑了实训室的现状和发展趋势，精心研制而成。在同类产品中结构合理、功能完善、可靠性好、性价比高。

二、特点
1、 本装置综合了目前国内各类学校电力电子、半导体变流、交直流调速、交流变频、电机控制、控制理论等实训项目。
2、 能满足各类学校相应课程的实训教学，深度和广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机的结合，装置采用积木式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实训，只需添加部件即可。
3、 从专用电源、电机及其它实训部件到实训连接专用导线配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实训的需要进行配套。
4、各实训挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。
5、 装置占地面积少，节约实训用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源，实训噪声小，整齐美观，改善实训环境；实训内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外还可结合实际开设设计性实训。

6、 控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，并设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，各测量仪表均有可靠的保护功能，使用安全可靠；控制屏还设有定时器兼报警记录仪，为学生实训技能的考核提供一个统一的标准。由于整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠的工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实训室，创造了条件。
7、本装置着重从新器件高度来考虑，在保留了晶闸管实训的基础上，加入了新器件的特性、新器件的驱动以及典型的新器件应用的大量现代电力电子技术实训，让学生对新器件有足够的认识和了解，紧跟时代步伐。
三、适用范围
本装置涵盖了各类院校等所开设的“电力电子技术(或称半导体变流技术)"、“直流调速"、“交流调速"、“电机控制"、“电力拖动自动控制系统"及“控制理论"等专业课程所要求的实训实训项目。
四、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：＜1.5KVA
4、外形尺寸：187×72×162 cm

五、装置的基本配备
1 DK01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：三相交流电源 220V 1.5A电流（带有过流保护措施）
三相交流电源 380 5A （具有输出短路保护）
（2）高压直流电源
励磁电源：220V（0.5A），具有输出短路保护。
（3）指针式仪表：
交流电压表一只：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;
(4)数字式仪表
1）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；
2）真有效值交流数字电压表一只：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、指示等功能，为交流调速系统提供电流指示；
3）直流数字电压表一只：测量范围0～500V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级；
4）直流数字毫安表一只：测量范围为0～2000mA，三位半数显，精度0.5级。

7）人身安全保护体系
三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使输出与电网隔离（浮地设计），对人身安全起到一定的保护作用。
电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。
实训连接线及插座：强、弱电连接线及插座分开，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。
8）实训管理器
具有设定实训时间、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。
9）控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢管，可挂置实训部件，凹槽底部设有3芯插座，挂箱的供电由这些插座提供。控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，还设有实训台照明用的40W日光灯一盏。

　2、DK02实训桌
实训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，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，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。实训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，有利于实训室的布局。
3、DQ03-1不锈钢电机导轨、1024光码盘测速系统及智能数显转速表
4、DQ27三相可调电阻（每组900Ω×2/0.41A）
5、DK03晶闸管主电路
提供12只5A/1000V的晶闸管，分成正、反桥两组，每只晶闸管均设有保护装置，正、反桥晶闸管可通过外加信号进行触发（留有触发脉冲输入接口），可更好的完成设计性实训；设有带镜面精密指针式直流电压表±300V，精度1.0级带镜面直流电流表±2A，精度1.0级各一只和平波电抗器一组。
6、DK04三相晶闸管触发电路
提供三相触发电路、功放电路等，与“DK03"配套使用。
7、DK05 单相晶闸管触发电路实训
提供单结晶体管、正弦波同步移向、锯齿波同步移向、单相交流调压、TCA785集成触发电路。

8、DK06电机调速控制实训（Ⅰ）
提供以下模块：给定（带数显）、调节器I、转速变换（FBS）、调节器II、反号器（AR）、电流变换（FBC）、电压隔离器（TVD）。其中调节器I和调节器II的比例增益由电位器调节。
9、DK08给定及实训器件
提供给定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）、二极管、24V电源及电感。
10、DK09新器件特性实训
提供SCR、MOSFET、IGBT GTR新器件，与DK13配套使用，可完成电力电子新器件的驱动特性实训。
11、DK11单相调压与可调负载
提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器，为相应的实训提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～90Ω/1.3A（串联）或0～45Ω/2.6A（并联）瓷盘可调电阻，为相应的实训提供一个可调的阻性负载。
12、DK12变压器实训
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），用于异步电机串级调速实训和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实训；还设有三相不控整流电路等模块。

13、DK13功率器件驱动电路实训箱
主要是为完成新器件特性实训提供驱动和保护电路，使学生了解电力电子新器件的驱动特性。主要包括电源、驱动电路、PWM波形发生器。
（1）电源：为驱动电路提供电源，包括±5V、+20V、±15V直流电源。
（2）驱动电路：包括MOSFET、IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用了专用芯片EXB841。
（3）PWM波形发生器：由SG3525为核心的PWM波形发生器主要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 频率调节范围4KHz～10KHz。
14、DK14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)的相关内容进行开发，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管专用集成驱动芯片的特点及其使用。
15、DK18电机调速控制实训（Ⅱ）
提供以下模块提供以下模块：零电平检测（DPZ）、转矩极性鉴别（DPT）、逻辑控制（DLC）。

16、DK20直流斩波实训
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训。
17、DQ07-1直流发电机
18、DQ09直流并励电动机
19、DQ11三相线绕式异步电动机
20、DQ11三相鼠笼异步电动机
21、DQ12线绕式异步电机转子专用箱
22、三相异步电机变频调速系统（提供三菱D720变频器）
23、实训连接线：根据不同实训项目的特点，配备两种不同的实训联接线，强电部分采用高可靠护套结构插连接线（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，这样大大提高了实训的安全及合理性。

六、本装置能开设的实训项目
（一）电力电子技术实训
单结晶体管触发电路
锯齿波同步移相触发电路
单相半波可控整流电路
单相桥式半控整流电路
单相桥式全控整流电路及有源逆变电路
三相半波可控整流电路实训
三相半波有源逆变电路
三相桥式半控整流电路
三相桥式全控整流及有源逆变电路
单相交流调压电路
单相交流调功电路
三相交流调压电路
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斩波电路六种典型线路)
单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验
电力二极管特性与保护实训
单向晶闸管（SCR）特性实训
可关断晶闸管（GTO）特性实训
功率场效应管（MOSFET）特性实训
电力晶体管（GTR）特性实训
绝缘双极型晶体管（IGBT）特性实训
可关断晶闸管（GTO）驱动与保护实训
功率场效应管（MOSFET）驱动与保护实训
电力晶体管（GTR）驱动与保护实训
绝缘双极型晶体管（IGBT）驱动与保护实训

（二）直流电机调速系统实训
1）晶闸管直流调速系统主要单元的调试
2) 晶闸管直流电机开环调速系统
3）带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统
4) 转速、电流双闭环直流调速系统
5) 电压、电流双闭环直流调速系统
6) 逻辑无环流可逆直流调速系统
（三）交流电机调速系统实训
1) 双闭环三相异步电机调压调速系统
2) 双闭环三相异步电机串级调速系统
3）三相异步电机变频调速系统实训:
①变频器的认识
②变频器的参数设定与操作
③变频器的面板控制
④变频器的电位器控制
⑤变频器的多段速控制
⑥三相异步电动机的变频调速