DJDK-1型 电力电子技术及电机控制实验装置
一、 产品概述
“DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置”依据高等院校最新统编教材《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)等实验大纲的要求，吸收国内、外同类产品的优点，充分考虑了实验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、 系统特点
1. 综合性 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、控制理论等实验项目。
2. 适应性 能满足各类学校相应课程的实验教学，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验，只需添加部件即可，永不淘汰。
3. 配套性 从专用电源、电机及其它实验部件到实验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验的需要进行配套。
4. 直观性 各实验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. 科学性 装置占地面积少，节约实验用房，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，实验噪声小，整齐美观，改善实验环境；实验内容丰富，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验。
6. 开放性 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，为学生实验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验室，创造了条件。
7. 先进性 本装置着重从新器件高度来考虑，在保留了晶闸管实验的基础上，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验，让学生对新器件有足够的认识和了解，紧跟时代步伐。同时不断的适应教材的最新变化，及时将最新的技术在实验中得到体现，如数字晶闸管触发电路、数字调速系统及DSP技术等等。
8. 多样化 本装置为了体现电力电子技术和调速系统得多样性，专门设计采用不同方案实现的结果，如直流斩波电路就分为采用晶闸管和IGBT来实现的电路；为了能反映目前电机加载方式的优缺点及多样化，我们可以提供多达三种的电机加载方式，包括利用发电机加载、涡流测功机加载以及磁粉制动器加载，每种加载方式各有优缺点，教师可以根据学校教学目的的不同，灵活选择加载方式。
三、 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. 参考外形尺寸：187.3cm×72.5cm×162.2cm
四、装置可完成的实验项目
（一）实验内容
本装置需满足《电力电子技术》课程所要求的实验项目，具体包括：
(1) 实验一单结晶体管触发电路实验
(2) 实验二正弦波同步移相触发电路实验
(3) 实验三锯齿波同步移相触发电路实验
(4) 实验四西门子TCA785 集成触发电路实验
(5) 实验五单相半波可控整流电路实验
(6) 实验六单相桥式半控整流电路实验
(7) 实验七单相桥式全控整流电路实验
(8) 实验八三相半波可控整流电路实验
(9) 实验九三相桥式半控整流电路实验
(10) 实验十三相桥式全控整流电路实验
(11) 实验十一单相交流调压电路实验(1)
(12) 实验十二单相交流调压电路实验(2)
(13) 实验十三三相交流调压电路实验
(14) 实验十四SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性实验
(15) 实验十五GTO、MOSFET、GTR、IGBT 驱动与保护电路
(16) 实验十六直流斩波电路的性能研究
五、设备配置及功能：
1. 电源控制屏
(1)三相缺相指示、相序检测及过压指示
(2)交流电源均带有过流保护措施，当相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，应可避免调换保险丝带来的麻烦。交流调速档为三相交流电240V/3A
(3)高压直流电源
励磁电源：220V/0.5A，具有输出短路保护。
(4)数字式仪表
交流数字电压表：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。
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，为交流调速系统电力电子技术实验提供电压指示。
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，具有超量程告警、指示及切断总电源功能，为调速系统提供电流指示。
直流数字电压表一只：测量范围0～300V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级，为可逆调速系统提供电压指示。
直流数字电流表一只：测量范围为0～5A，三位半数显，精度0.5级，具有超量程报警、指示、切断总电源等功能，为可逆调速系统提供电流指示。
(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。
电压型漏电保护器2：对隔离变压器后的线路及实验过程中的接线等出现的漏电现象进行保护，发出声光报警信号并切断电源，确保人身安全。
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：强、弱电连接及插座分开，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。
(6)定时器兼报警记录仪
平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警、提前提醒后切断电源等功能，还可以自动记录由于接线或操作错误所造成的告警次数。
(7)控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，挂件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，还设有实验台照明用的40W日光灯一盏。
(8)实验室智能电源管理系统
提供详细的技术参数如下：
（1）输入电压：三相四线制380V±10%，50HZ
（2）工作环境：环境温度范围为-5～＋40℃ 相对湿度＜85%（25℃）海拔＜2000m
（3）剩余动作电流：30mA、60mA、120mA，现场可设置
（4）漏电保护动作时间：≤5ms
（5）高压保护电压：现场可设置
Ⅰ档：220V+15%,即253V±5V
Ⅱ档：220V+25%,即275V±5V
Ⅲ档：220V+35%,即297V±5V
（6）欠压保护电压：现场可设置
Ⅰ档：220V-30%,即154V±10V
Ⅱ档：220V-20%,即176V±10V
Ⅲ档：220V-15%,即187V±10V
（7）过流保护电流：现场可设置
Ⅰ档：5A±0.5A
Ⅱ档：15A±0.5A
Ⅲ档：20A±0.5A
（8）电压显示，电压显示三位，误差：±3V
（9）故障次数显示，包括欠压次数、过压次数、过流次数、漏电次数，通过切换按钮进行显示各故障的次数
（10）电流显示，实时检测A电流、B相电流、C相电流，通过切换按钮进行显示各相的电流值
2. 实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，平台桌面为防火、防水、耐磨高密度板。
3. 不锈钢电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
包括1024光电编码器及固定电机的不锈钢导轨等。不锈钢导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，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，电机运行噪声小，实验参数典型，能较好满足实验要求。
4. 三相可调电阻(每组900Ω×2/0.41A)
作为实验中的可调电阻性负载用，电阻具有过载保护。
5. 晶闸管主电路
提供至少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)，可更好的完成设计性实验；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. 三相晶闸管触发电路
提供三相触发电路、功放电路等，与“晶闸管主电路”配套使用。
7. 晶闸管触发电路实验
提供单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路、TCA785集成触发电路共五个触发电路实验。
8. 电机调速控制实验(I)
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)、反号器(AR)、电压隔离器(TVD)、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；更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，从而完成设计性实验。
9. 给定及实验器件
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。
10. 可调电阻、电容箱
提供可调电容三组，调节范围为0.1～11.37µF，0～999kΩ十进制可调电阻两组；供电流调节器，速度调节器反馈回路使用，可灵活改变调节器的放大倍数及积分时间。
11. 直流发电机：200V、1.1A、220W、1600r/min
12. 直流并励电动机：220V、1.1A、185W、1600r/min
13. 直流斩波实验
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。
14. 实验连接线：根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用护套结构手枪插连接线(防触电)，里面采用无氧铜抽丝的多股线，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片；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，提高实验的安全及合理性。
15. 设备配有欧式导线架，用于悬挂和放置实验专用连接导线，底部设有万向轮。
16. 实验室软件资源包
（1）THS-PDD-1 电力电子线路仿真实训软件
以三维仿真交互技术和三维动画视觉表现及多媒体数字技术为核心，能进行三维电路分析、电气电路模拟电路考核、综合技能虚拟实训、电气基础训练、元器件识别检测。
（2）一体化智能故障考核软件
提供故障设置和考核系统，可实现故障设置、故障模拟、学员考核与评份、故障排除等功能。
六、设备配置清单
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序号
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编 号
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名 称
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数量
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备注
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1
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DJK01
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电源控制屏
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1 件
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2
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DK02
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实验桌
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1 件
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3
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DD03-3
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不锈钢电机导轨、光码盘测速系统（配1024光电编码器）及数显转速表
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1 件
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4
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D42
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三相可调电阻（每组900Ω×2/0.41A）
|
1 件
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5
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DJK02
|
晶闸管主电路
|
1 件
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6
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DJK02-1
|
三相晶闸管触发电路
|
1 件
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7
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DJK03-1
|
晶闸管触发电路
|
1 件
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8
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DJK04
|
电机调速控制实验（I）
|
1 件
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9
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DJK06
|
给定及实验器件
|
1 件
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10
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DJK07
|
新器件特性实验
|
1 件
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11
|
DJK08
|
可调电阻、电容箱
|
1 件
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12
|
DJK09
|
单相调压与可调负载
|
1 件
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13
|
DJK12
|
功率器件驱动电路实验箱
|
1 件
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14
|
DJ13-1
|
直流发电机(220W)
|
1 台
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15
|
DJ15
|
直流并励电动机
|
1 台
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16
|
DJK20
|
直流斩波实验（六种典型线路）
|
1 件
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17
|
DJK22
|
单相调压/调功电路
|
1 件
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18
|
DK05
|
高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件
|
1 套
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19
|
TH-11
|
欧式导线架
|
1件
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