SGDDZ-03型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：

学习项目	学习任务	参考课时
项目一、三相异步电动机启动线路制作、调试与故障排除	任务一：识别低压电器及异步电动机	2
	任务二：点动与自锁正转控制线路的实施	12
	任务三：联锁正反转控制线路的实施与检测	12
	任务四：Y-△降压启动控制线路分析与接线	6
	任务五：三相异步电动机顺序控制线路安装与测试	6
项目二  三相异步电动机行程控制线路的设计及实施	任务一：电动葫芦控制线路设计及实施	6
	任务二：工作台自动往返线路设计及实施	4
项目三  三相异步电动机制动控制线路分析设计及实施	任务一：三相异步电动机反接制动控制线路安装与测试	4
	任务二：三相异步电动机能耗制动控制线路安装与测试	4
项目四  卷帘门控制电路的安装、调试及故障排除	任务一：卷帘门控制电路的安装、调试及故障排除	10
	任务二：卷帘门PLC控制电路设计	4
	任务三：卷帘门PLC控制控制程序设计与调试	6
项目五  传送带送料装置控制线路的安装、调试及故障排除	任务一：传送带送料装置控制电路安装、调试及故障排除	10
	任务二：用PLC技术实现传送带送料装置控制	4
	任务三：编写调试PLC程序及系统总调试	6

B、辅助教学数字资源软件（网络版）
（1）电机与变压器仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）
电机与变压器仿真教学软件依据《职业院校数字校园建设规范》（教职成函[2015]1 号）与教育部颁布的有关专业教学大纲而设计，选取典型的电机与变压器，围绕其核心知识点和技能点展开，兼顾教师的课堂教学，力争达到软件的职业性、情境性、过程性、交互性的相互交融。
本软件包括功率电机、控制电机、信号电机和变压器4个实验单元，共18个典型的实验项目，每个实验项目下设有外形结构、工作原理、拆装过程、故障检测、常见应用、考考你等数目不等实验任务。
本软件既可支持教师的课堂演示教学，亦可支持学生进行课前预习，重点支持学生在理论课后进行的自主仿真实验，并可在此基础上实现技能考核。
 
（2）电力拖动仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）
本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.1—2006）《职业技能实验和鉴定设备通用技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计，内容包括三相异步机单向转动控制等30个实验项目，涵盖维修电工初级、中级、高级主要实验项目，每个项目又根据需要设有实验目的、实验器件、实验电路、电路原理、器件布局、元件检查、通电运行、通电运行、故障排除等多种训练任务。软件以技能为核心，项目为引领、任务为驱动，职场环境为背景，操作步骤为主线，学生交互训练为主体，具有三维可视化、智能化、全交互的特点，集职业性、情境性、过程性、交互性于一身，性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了不可或缺的丰富资源。
（3）电工作业培训（ 用电安全与触电急救）仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）
本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.2－2006）《“维修电工”职业技能实验和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计研制。该软件采用二维与三维结合的虚拟画面，教导学生电工基础知识和用电的安全及急救方法。包含电工初步知识（电工基础、电工仪表使用、导线安全连接、安全用电工具、安全用电标志），触电急救（触电的方式、安全防护措施、接地与接零保护、人工呼吸，心肺复苏等急救方法），风险排除（灭火器类型、灭火器的使用），电工电子基本操作（包括低压电器、电机与变电器、照明电路、电子技术）等4大模块，15个实验单元，72个实验项目。软件以技能为核心，操作步骤为主线，以学生交互训练为主体，具有三维可视化、智能化、全交互的特点，集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身，性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了丰富的教学资源。
 
 五、实训项目
1.电力电子器件导电特性实训
(1) 电力二极管特性测试
(2) 晶闸管SCR特性特性测试
(3) 双向晶闸管BCR特性测试
(4) IGBT特性测试
(5) MOSFET特性测试
(6) GTR特性测试
2.触发电路实训
(1) 单结晶体管触发电路（BT35/BT33）调试
(2) 西门子TCA785单相集成触发电路调试 
(3) 西门子TCA787三相集成触发电路调试
3.整流电路实训
电力二极管不控整流
(1) 单相半波不控整流电路
(2) 单相全波桥式不控整流
(3) 变压器中心抽头双半波不控整流
(4) 三相星形连接不控整流电路
(5) 三相桥式全波不控整流
晶闸管可控整流
(1) 单相半波可控整流
(2) 单相桥式半控整流
(3) 单相桥式全控整流
(4) 变压器中心抽头双半波可控整流
(5) 三相星形连接半波可控整流
(6) 三相桥式半控整流电路
(7) 三相桥式全控整流
4.逆变电路实训
(1) 单相桥式整流有源逆变  
(2) 三相桥式整流有源逆变
5.交流调压电路实训
(1) 单相晶闸管交流调压电路
(2) 三相晶闸管交流调压电路
(3) 单相双向晶闸管交流调压电路
(4) 三相双向晶闸管交流调压电路
6.IGBT直流斩波电路实训
（1） 降压斩波电路（Buck Chopper）、
（2） 升压斩波电路（Boost Chopper）、
（3） 升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）
 
7.SPWM交直交变频原理
（1）SPWM波形的形成
（2）单相SPWM交直交变频原理

六、产品配置清单
 

序号	编号	名               称	数量
1	PE-01	交流电源及同步变压器组件	1件
2	PE-02	功率二极管组件	1张
3	PE-03	晶闸管组件	1件
4	PE-04	双向晶闸管组件	1件
5	PE-05	GTR、MOSFET、IGBT组件	1件
6	PE-06	三相芯式变压器组件	1件
7	PE-07	灯组负载组件	1件
8	PE-08	电抗器、变压器组件	1件
9	PE-9	给定及电压指示组件	1件
10	PE-10	交流电参数表组件	1件
11	PE-11	直流电参表组件	1件
12	PE-12	单结晶闸管触发电路	1件
13	PE-12B	TC785触发电路	1件
14	PE-13	TC787触发电路组件	1件
15	PE-14	可调电阻组件	1件
16	PE-15	SPWM单相交直交变频原理	1件
17	PE-16	直流斩波电路	1件
18	实训桌	铁质长方体封闭式结构，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	1台
19	实训连接线	配备两种不同的实训联接线，两种不可以互插，实训安全。	1套
20	学生凳	方形钢架结构，木质凳面，	2张
21		实验室智慧用电安全控制系统	1套
22	辅助教学软件资源	1.在线教育课程开放平台 2.电工作业培训教学软件（ 用电安全与触电急救仿真教学软件） 3.电机与变压器仿真教学软件 4.电力拖动仿真教学软件	网络版