中人DDZS-1電力拖動運動控制系統實驗臺

一、概述

“電力拖動運動控制系統實驗裝置”依據高等院校最新統編教材《電力電子技術》(第五版)(西安交通大學王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統》（第三版）(上海大學陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優點，充分考慮了實驗室的現狀和發展趨勢，精心研制而成。在同類產品中結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

二、特點

1、綜合性強：本裝置綜合了目前國內各類學校電力電子、半導體變流、交直流調速、交流變頻、電機控制、控制理論等實驗項目。

2、適應性強：能滿足各類學校相應課程的實驗教學，深度和廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學的進程作有機的結合，裝置采用積木式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強：從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規格等均密切結合實驗的需要進行配套。

4、直觀性強各實驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。

5、科學性強：裝置占地面積少，節約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數；小電機耗電省，節約能源，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環境；實驗內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結合實際開設設計性實驗。

6、開放性強：控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，使用安全可靠；控制屏還設有定時器兼報警記錄儀，為學生實驗技能的考核提供一個統一的標準。由于整套裝置經過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠的工藝作為保障，產品性能優良，所有這些均為開放性實驗室，創造了條件。

7、先進性：強本裝置著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗的基礎上，加入了新器件的特性、新器件的驅動以及典型的新器件應用的大量現代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。

三、適用范圍

本裝置涵蓋了各高等院校等所開設的“電力電子技術(或稱半導體變流技術)”、“直流調速”、“交流調速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統”及“控制理論”等專業課程所要求的實驗項目。

四、技術性能

1、輸入電源:三相四線(或三相五線380V±10％50HZ)

2、工作環境:溫度-10℃－+40℃相對濕度＜85％（25℃）海撥＜4000m

3、裝置容量：＜1.5KVA

4、外形尺寸：187×70×158cm3（也可按客戶要求定制長2.1米，寬80公分的臺面，便于放置示波器）

五、裝置的基本裝備

1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）

（1）交流電源（均帶有過流保護措施）

提供交流電源：直流調速檔為三相交流電200V/3A。

交流調速檔為三相交流電240V/3A。

（2）高壓直流電源

勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。

（3）指示及測量儀表

1．交流數字電壓表：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網輸入線電壓，精度1.0級；

2．真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，為交流調速系統提供電壓指示；

3．真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示功能，為調速系統提供電流的指示；

4．直流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為調速系統提供電壓指示；

5．直流數字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級，為調速系統提供電流指示。

（4）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，然后經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。

電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

電壓型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，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。

（5）實驗管理器

具有設定實驗時間、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。

（6）控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有3芯插座，掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蛇呍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。

2、DK02實驗桌

實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

3、DQ03－1固定電機導軌、測速發電機及智能數顯轉速表

4、DQ27三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）

5、DK03晶閘管主電路

提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信號進行觸發（留有觸發脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗。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級各一只和平波電抗器一組。

6、DK04三相晶閘管觸發電路

提供三相觸發電路、功放電路，脈沖變壓器等，與“DK03”配套使用。

7、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節器（ASR）、反號器（AR）、電流調節器（ACR）等

8、DK10可調電阻、電容箱

提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節范圍為0.1～11.37μF，0～999kΩ十進制可調電阻兩組；供電流調節器，速度調節器反饋回路使用，可靈活改變調節器的放大倍數及積分時間。

9、DK12變壓器實驗

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），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。

10、DK14單相交直交變頻原理

　　根據普通高等教育"九五"國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內容進行開發。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅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載（電阻，電感）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管專用集成驅動芯片的工作特性。 

11、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流調速系統

  通過對四個橋臂上IGBT管的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由 直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部 分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。本實驗箱可完成的實驗項目有：（1）、全橋DC/DC 變換電路實驗（2）、雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。

12、DK06-1電機調速控制電路（II）

提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。

13、DQ07-1直流發電機(DC220V，240W)

14、DQ09直流并勵電動機（Un=DC220V，IN=1.1A，PN=185W，n=1500RPM，絕緣等級E）

15、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法Y，轉速1380RPM，功率120W,電流0.6A，絕緣等級E）

16、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱

提供0、2、5、15、35五檔同軸聯調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。

17、SVPWM變頻器調速系統

提供工業變頻器（單相220V供電，0.4KW）1只，采用專用DSP電機主控IC，電壓矢量控制，純正的SVPWM輸出；主電路IPM模塊為功率驅動核心部件，內置過流、短路、過溫等多種可靠保護，故障率極低；輸出頻率范圍從0.1－400HZ，精度：0.1HZ。

18、實驗連接線：

根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（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，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

19、教學軟件

1、用電安全與觸電急救仿真教學軟件

軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生用電的安全和急救方法，軟件內設有單相觸電、兩相觸電、跨步觸電、低壓觸電急救、高壓觸電急救、人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法等原理講解與教學，單相觸電分維修帶電斷線、維修插座觸電、室外觸電等原理演示。低壓觸電和高壓觸電教學主要為學生講解演示如何解救處于低壓觸電或者高壓觸電時的人，人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法采用采用3D虛擬仿真技術展示，經過渲染和潤色，使模型看起來與真實部件一般無二，畫面逼真。通過實訓能夠對學生進行實訓室安全用電教育，提高學生的安全意識，使學生學會一些自救的方法，讓學生在遇到危險時能采取一定的安全措施，保護自己，以及熟悉各種電氣事故產生的原因和處理電氣事故的實用操作措施，減少電氣事故的發生。

2、維修電工電子電機與職業資格培訓考評仿真軟件

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件即可手動設置故障也能自動設置故障，本軟件通過電路圖中綠色的框選擇手動設置故障點（最多可以設置39個故障點），也可以通過系統自動進行隨機1個故障點設置，隨機兩個故障點設置，隨機三個故障點設置，隨機四個故障點設置，隨機五個故障點設置，本軟件內有工具箱，元件庫，放大鏡，電路圖等功能，可通過工具箱可選擇萬用表進行檢測，通過元件庫選擇合適的元件，通過放大鏡可以清楚的了解各個元器件及電路。本軟件通過電動機星三角啟動控制電路故障的設置，并經過種種排查，讓學生了解電動機星三角啟動控制電路的工作原理及電路結構。

3、虛擬頻譜儀、邏輯分析儀、示波器、三用表仿真軟件：

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件的功能有：電阻的測量、交流電壓的測量（測量變壓器，若變壓器測量燒壞多用表時，冒黑煙提示并可以重置多用表）、晶體管的極性判斷、直流電壓測量（通電流表檔時燈光亮）、直流電流的測量、以及電容好壞的判斷。本軟件可任意拖動紅色與黑色筆頭，2個筆頭拖拽至被測物體上定位時顯示紅圈，如未定位準確無紅圈顯示，并在進行錯誤操作的時（如所選量程錯誤、所測數據錯誤等等），儀表指針將無反應、提示錯誤重新測量等，本多用表可選擇交流電壓檔，直流電壓檔，電阻檔，電流檔，電阻調0，并且可放大顯示數據，可清楚觀看所測數據大小。學生可以通過本軟件學習多用表的正確使用方法。

4、單片機、plc可編程設計與控制虛擬仿真軟件：

本軟件基于unity3d開發，內置實驗步驟、實驗指導書、電路圖、組件列表、連接線路、接通電源、電路圖、場景重置、返回等按鈕，在連線及代碼正確后，可以通過啟動/停止、正向運動、反向運動按鈕操作三維機床模型運動，在連接線路狀態下，三維機床模型可進行放大/縮小、平移。

1.繼電器控制：閱讀實驗指導書，并進入實驗，通過識讀電路圖，選擇組件列表中的繼電器、熱繼電器、開關等元器件以拖拽的形式布局至電器柜中，限位器置于三維機床模型上，可選擇蓋蓋子，部分元器件名稱可重命名，然后點擊連接線路按鈕，將端子對端子進行連線，將機床電路連接成功后，選擇接通電源，進行操作，若組件或線路連接錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

2.PLC控制：實驗同繼電器控制，增加PLC控制功能，在連線完成后，通過PLC編碼按鈕，進入程序編寫界面，編寫正向與反向2條程序，共有12個梯形圖符號，編寫完成后，選擇提交進行程序驗證。驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

3.單片機控制：實驗同繼電器控制，增加單片機控制功能，在連線完成后，通過C編碼按鈕進入編程界面，輸入正確的C語言代碼，提交驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

六、本裝置能開設的實驗項目

（一）電力電子技術實驗項目

1．三相半波可控整流電路實驗

2．三相橋式半控整流電路實驗

3．三相半波有源逆變電路實驗

4．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

5．單相交流調壓電路實驗

6．三相交流調壓電路實驗

(二）典型電力電子器件線路實驗

1．單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實驗

2．全橋DC/DC變換電路實驗

（三）直流電機調速實驗（直流電機運動控制系統）

1．晶閘管直流調速系統參數和環節主要單元的調試

2．帶電流截止負反饋的轉速單閉環直流調速系統實驗

3．轉速、電流雙閉環直流調速系統實驗

4．邏輯無環流可逆直流調速系統實驗

5．轉速、電流雙閉環可逆直流脈寬調制PWM調速系統（H橋、IGBT）

（四）交流電機調速系統實驗（交流電機運動控制系統）

1．雙閉環三相繞線異步電機調壓調速系統實驗

2．雙閉環三相繞線異步電機串極調速系統實驗

3．基于DSP空間電壓矢量調制SVPWM變頻器的三相異步電機變頻調速實驗。

七、裝置配置清單

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