序号

产品名称

技术参数

数量

1

电力电子与电机控制实验装置

室验台所含主要模块：

设备参数要求：

一、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℃)　海拔＜4000m

3.装置容量：＜1.5kVA

4.外形尺寸：≥1800mm×750mm×1600mm

二、 系统要求

1. 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

要求提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调的交流电源(配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格1.5kVA、0～450V）。可调交流电源输出处设有电子式过流保护装置。通过三个电压指示仪表，可指示三相调压电压。

含有能耗监测单元：监测单元能够完成包括实验台电压、电流、功率、电能等多个电参数的测量、采集及传输，并具有RS485通讯接口，支持MODBUS-RTU协议，结合云服务平台的终端模块及网关模块不仅具有能耗在线监测分析功能，同时兼容实验台数据采集的其他各种异构、不同协议的信息系统与监控系统，含有云服务网关模块，支持云端/手机端/PC端访问控制，支持多机组网、数据库、多屏互动、云组态等功能。支持以太网/WIFI/4G等，远程实时查看及监控设备。支持多种第三方协议，内置多种工业设备驱动，能够实现远程编程、上下载、固件升级、诊断、监控及调试程序，随时侦测现场异常状况等。

(2)高压直流电源

励磁电源：220V/0.5A，具有输出短路保护。

(3)数字式仪表

=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。

=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。

=直流数字电压表一只：测量范围0～200V，四位半数显，多量程2V/20V/200V三挡，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级。

(5)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。

=电压型漏电保护器1：对隔离变压器前的线路出现的漏电现象进行保护，使控制屏内的接触器跳闸，切断电源。

=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。

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

(6)控制屏其它设施

1.控制屏要求采用全铁质双层亚光密纹喷塑结构，不接受型材搭建方式，控制屏正面设有两根不锈钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设有19芯、7芯、4芯、3芯等插座，挂件的供电由这些插座提供。控制屏设有单相三极220V电源插座。

2.实验桌

要求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，需有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。实验桌需设有四个万向轮和四个固定调节机构。

3.实验挂箱及模块技术要求

（1）给定及电机调速控制I：

要求提供以下模块：电流反馈与过流保护(FBC+FA)、给定器(G)、转速变换器(FBS)、调节器I和调节器II。其中调节器I和调节器II的反馈电阻、电容均外接，实验时可以灵活改变系统的参数，观测不同的参数对系统稳定性及相应时间等影响；要求可以让学生从调速系统的各种参数(如电机的机电时间常数等)出发对调节器的放大倍数及积分时间的参数分别设计，同时进行实际结果的验证，能完成设计性实验。

（2）电机调速控制II：

要求提供以下模块：转矩极性鉴别(DPT)、零电平检测(DPZ)及逻辑控制器(DLC)，配合使用完成逻辑无环流可逆直流调速系统实验项目。

（3）晶闸管触发及主电路：

◆要求提供双路输出可控晶闸管的移相电路，触发电路以TCA787为核心搭建，全面板设计有模块化原理框图及示波器测试孔

◆要求提供不少于12只5A/1000V的晶闸管，分成正、反桥两组，每只晶闸管均设有过流、过压保护装置，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)，要能完成设计性实验；并要求设有控制触发信号通断开关，防止误触发等。要求有带镜面精密指针式直流电压表±300V，精度0.5级带镜面直流电流表±3A，精度0.5级各一只。

（4）三相可调电阻：

要求提供三组(每组900Ω×2/0.41A)

（5）直流斩波：

要能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。

（6）单相触发电路：

要求能完成：单结晶体管触发电路、正弦波触发电路、锯齿波触点电路等实验。

（7）组式变压器：

要求提供三相组式变压器，作为有源逆变线路中的逆变变压器。

（8）新器件特性电路：

要求由主电路、控制电路、吸收电路等组成，能完成GTR、MOSFET、IGBT管子的特性实验。

（9）软开关电路：

要求为典型的移相控制全桥零电压开关PWM变换器

要有波形观察孔，要求采用集成芯片UC3854，要求能实现改变主要参数变化对实现ZVS的影响

（10）直流脉宽电路：

要求可完成DC/DC变换电路、单相交频电路以及直流脉宽调速等实验项目。

单相交直流变频电路：要求主回路中间直流电压由交流电整流而得，逆变部分要求采用单相桥式PWM电路。

控制回路的SPWM波形发生要由三角波和正弦波比较生成。

（11）三相异步电机变频调速控制挂箱

变频调速系统要由主回路和控制电路组成。要求主回路为交-直-交电源型变频器，功率器件采用智能功率模块IPM。控制系统由DSP、控制检测电路、驱动与保护电路等组成。

转速反馈要采用正交编码脉冲光电编码器,直接与交流电机相连，分辨率为≥2048个脉冲/转。能完成SPWM、空间矢量、磁场定向以及直接转矩控制方式的实验，可以通过示波器观察各驱动信号、电动机线电压、 线电流、 气隙磁通分量以及突加与突减给定以及突加与突减负载时的i =f(t)与n =f(t)动态波形，并可测量系统开环、闭环机械特性n =f(M)。

要求能与上位机相连，提供的软件能采集电流、转速、磁通波形并加以保存，同时可改变PID、调制比、转子电阻等参数，能观察到对电机性能的影响。

用户可单独利用主回路或控制回路进行设计性实验。

（12）电力电子设计实践实验箱

包括STM32F407核心板，4×4的编码式键盘，480×320的TFT显示模块、含有EP4CE6E22为核心的FPGA系统，包括板载USB_Blaster下载电路、板载USB-Blaster下载电路、高速A/D模块（包括20MHz、12位高速A/D转换器，高速电压比较器，增益8档可调放大电路）、高速D/A模块（包括100MHz、8位高速D/A转换器AD9708，宽带放大电路，输出信号的幅值和直流偏置数控调节）、信号源模块（该信号源可以提供实验中所需要的8种信号源。包括：0-3.3V直流电压，200Hz正弦信号，1kHz正弦信号，2kHz-100kHz正弦信号，130秒语音信号，FSK信号，FSK+语音信号，200kHz正弦信号，200Hz-10kHz正弦信号）、语音播放模块（音频功放+0.5W喇叭+M25P16存储器）、4路线性稳压电源（±5V和±15V的直流稳压电源。在过流或短路的情况下，能自动切断电源，并发出声光报警。排除故障后，自动回复供电）。

（13）自动控制与计算机控制技术实验箱：

13.1、由采样保恃器及单稳单元电路；非线性用单元电路；状态指示灯单元；数/模转换单元电路；模/数转换单元电路；单节拍脉冲发生单元；电位器单元；驱动单元；电机单元；直流电机、步进电机；信号测量单元；采用PC软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能。

13.2、RS485总线多路数据采集单元：8路模拟量输入、4路模拟量输出、8路开关量输入、4路继电器开关量输出（2路常闭、2路常开），可以完成基于计算机虚拟仪器Labview/Matlab温度、转速等对象的闭环控制，同时提供源程序代码，提供动态链接库及通讯协议。

13.3、温度测控单元：该单元主要由温度传感器、温度变送器、冷却风扇、独立加热源（温度控制范围室温-100?C）、功率加热器等部分组成，可以输出工业标准0—5V（对应0?C到100?C）信号，作为外部控制系统中的传感器测量信号。选择内控方式可以完成仪表的信号检测和控制功能，选择外控方式则能通过LABVIEW、MATLAB完成计算机温度控制系统的数据采集和输出控制功能；转速测控单元：该模块主要由转速传感器、可调转速风机、功率放大器等部分组成，可以输出转速测量的脉冲信号，同时能通过LABVIEW、MATLAB软件进行转速的测量和PID控制

（14）实验电机及配件

◆不锈钢电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表：要提供的不锈钢导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度与互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过±5丝。电机运行时噪声小。

◆直流复励发电机：200V、0.5A、100W、1500r/min

◆直流并励电动机：220V、1.1A、185W、1500r/min

◆三相鼠笼式异步电动机：220V/△、0.5A、100W、1420r/min

u 三相线绕式异步电动机：220V/Y、0.6A、120W、1380r/min

（15）平波电抗器要求：

要求平波电抗器采用中心抽头方式，分别为50mH、100 mH、200Mh/700Mh.在额定电流小于1.5A 时保持线性。

三、 支持实验项目

第一章、电力电子技术

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
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．单相并联逆变电路实验
12．单相交流调压电路实验

13．单相交流调功电路实验
14．三相交流调压电路实验
15．直流斩波电路原理实验
16．单向晶闸管（SCR）特性实验
17．可关断晶闸管（GTO）特性实验
18．功率场效应管（MOSFET）特性实验
19．电力晶体管（GTR）特性实验
20．绝缘双极型晶体管（IGBT）特性实验
21．功率场效应管（MOSFET）驱动与保护电路实验
22．电力晶体管（GTR）驱动与保护电路实验
23．绝缘双极型晶体管（IGBT）驱动与保护电路实验

第二章、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．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

第三章、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的调试
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．双闭环控制的直流脉宽调速系统（H桥、IGBT）

第四章、变频原理实验
1．三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频原理实验
2．三相马鞍波（三次谐波注入）脉宽调制变频原理实验
3．三相空间电压矢量SVPWM变频原理实验
4．SPWM调制方式下V/F曲线测定
5．马鞍波调制方式下V/F曲线测定
6．空间电压矢量调制方式下V/F曲线测定
7．不同的变频模式下磁通轨迹观测实验
第五章、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
3．单相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统实验
4．三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频调速系统实验

5．三相马鞍波脉宽调制变频调速系统实验

6．三相空间电压矢量SVPWM变频调速系统实验

第六章、自控原理实验项目

1．控制系统典型环节的模拟
2．一阶系统的时域响应及参数测定
3．二阶系统的瞬态响应分析
4．三阶系统的瞬态响应及稳定性分析
5．PID控制器的动态性能
6．控制系统的动态校正

7．典型环节频率特性的测试
8．线性系统频率特性的测试
9．信号的采样与恢复
10．典型的非线性环节的模拟
11．非线性系统的相平面分析

第七章、自控原理应用实验项目

1、基于RS485数据采集卡的A/D采集实验

2、基于RS485数据采集卡的D/A输出实验

3、基于RS485数据采集卡的DI采集实验

4、基于RS485数据采集卡的DO采集实验

5、基于LABVIEW温度PID控制系统

6、基于LABVIEW转速PID控制系统

7、基于Matlab的 A/D操作实验

8、基于Matlab的 D/A操作实验

9、基于Matlab的 DI操作实验

10、基于Matlab的DO操作实验

11、基于Matlab的电压状态监视/报警实验

12、基于Matlab的 PID控制实验

13、基于Matlab的SIMULINK的PID控制实验

14、基于Matlab的ANN的故障诊断实验     等

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