电力电子技术实训装置

一、概 述
“电力电子技术实训装置”是针对大中专院校开设的电力电子变流技术实训大纲的要求而研制。主要实训内容包括电力电子基础知识、电力电子元件、典型电路、交直流电能的转换等。
二、技术特点
1、安全性可靠：本装置通过隔离变压器供电，而且具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准，确保人身安全；根据不同实验项目的特点，配备了两种不同的实验连接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），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，这样大大提高了实验的安全及合理性。
2、扩展性强：能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与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地结合。装置采用挂件式结构，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、直观性强：实验挂件采用分隔结构形式，正面为实验原理图和测试点，增强了学生对实验内容的感性认识与理性认识；面板布置合理，接插线方便，学生可独立操作实验，有利于提高学生实际动手能力。
4、先进性强：实验涉及了常用的四大类变流技术实验，且多为广泛应用的实用电路，但为教学方便，又不失其简洁性；本装置又从新器件高度来考虑，加入了新器件的特性实验、新器件的驱动以及典型的新器件应用的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。
三、技术性能
1.输入电压：三相四线～380V±10%  50Hz
2.工作环境：环境温度为-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3.装置容量：＜1.5kVA
4.装置尺寸：约1650mm×700mm×1600mm。
四、实训装置基本装备
实训装置由控制屏、实训桌以及各个实训组件构成
（一）控制屏：采用挂件式结构，结构紧凑、牢固、美观大方，控制屏上层可挂实训组件。
（二）实训组件：
1. PE-01交流电源及同步变压器组件
提供三相可调交流电源（范围单相：0～250V；三相0-450V），自带有过流保护和漏电保护功能，设有隔离变压器输出，实训安全，设有由三只同步变压器及一只三刀三掷开关组成。
（1）三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经接触器到隔离变压器，使输出与电网隔离(浮地设计)。
（2）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。
2. PE-02功率二极管组件
提供大功率整流二极管七个（熔丝保护电路），钮子开关一个，作为整流和续流使用。
3. PE-03晶闸管组件
提供6只单向晶闸管，用于可控整流实训，设有RC阻容吸收及熔丝保护电路。
4. PE-04双向晶闸管组件
提供3只双向晶闸管,用于交流调压电路实训。 
5. PE-05 GTR、MOSFET、IGBT组件
提供GTR(大功率晶体管)、MOSFET(功率场效应晶体管)、IGBT(绝缘双极性晶体管)三种功率器件。
6. PE-06三相芯式变压器组件
    提供63.5V、0.8A/127V、0.4A芯式变压器一只。
7. PE-07灯组负载组件
由三只250V/4A灯座组成，实训时作为电阻性负载使用。
8. PE-08电抗器、变压器组件
提供平波电抗器一组，可供100mH、200mH、700mH选择，双路220V变压器一只
9. PE-9给定及电压指示组件
提供连续可调的+15V和-15V给定电压，带输出指示。
10. PE-10交流电参数表组件
    提供直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，输入阻抗10MΩ。
提供真有效值交流数字电流表两只，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。
11. PE-11直流电参表组件
提供直流数字电压表一只，测量范围0～1000V，精度0.5级，三位半数显，输入阻抗10MΩ。
提供直流数字电流表两只，测量范围0～5A，精度0.5级，三位半数显。
12. PE-12单相晶闸管触发电路（BT35单晶晶体管及TCA785触发）
提供单结晶体管来产生触发触发信号，用于控制单相晶闸管组成的整流电路。
13. PE-12 B TCA785集成触发电路
提供西门子TCA785，与KC04（KC09）等相比它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度好，移相范围更宽，同时它输出的脉冲可以人为自由调节，可用做单相整流或调压电路实训。
14. PE-13 TC787触发电路组件
采用TC787芯片构成三相全控触发电路、具有输出稳定、可靠、输入阻抗高、抗干扰性能好等优点，而且装调简便、使用可靠，只需一只这样的集成电路，就可完成三相移相功能。
15. PE-14可调电阻组件
提供90Ω×2/1.3A可调电阻一只， 900Ω×2/0.41A可调电阻一只，作为纯阻性负载使用。
16. 16.PE-15 单相交直交变频原理
    根据普通高等教育“九五”国家级重点教材王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》（第四版）的内容进行开发。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，能完成如下实验项目：        1）SPWM波形成的过程；2）交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；3）IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。  
    17.PE-16 直流斩波电路实训
  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）典型实验。
（三）实训桌
实训桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造型美观大方；设有抽屉、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。实训桌底部装有四个带刹车的万向轮，和四个可固定的支撑脚。
（四）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手枪插连接线，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。
  
（五）实验室智慧用电安全控制系统
智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。
智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止！设备时间管理包含年月日时间的显示。可设备相应过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定等7大保护功能数值。
 
2）手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。用户可进行远程在线报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。
 
3）PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关！用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。
★ 六、配套辅助教学资源（共1套）（购10套以下无此项配置）：
★A、在线教育课程开放平台（具有软件著作权，配1个登录帐号）:
1）本系统是互通教学多元化管理平台，将用户传统的各个平台系统实施整合，集中互通管理，解决多平台、多账号难以管理、数据库分散无法集中统计等问题。系统包含了：在线教务管理系统、在线课程资源管理平台、在线习题库平台、在线考试考核平台、线上视频课程管理平台及线上虚拟仿真教学管理平台，真正意义的一站互通数据集中统计！
2）课程资源：多个微课视频实拍采集教学视频素材，后期影视包装，片头10秒左右，片尾5秒左右，视频尺寸不低于1920*1080，视频格式MP4、FLV等；多个虚拟仿真内容采用unity引擎开发，在pc端win系统上运行（win7、win8、win10，注不包含win xp）软件。
3）为了教学的统一性要求在线教育平台与实训装置是同一个生产商！
4）部分微课内容举例：