一、概述

“電力電子及自動控制技術實驗裝置”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，各測量儀表均有可靠的保護功能，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
本裝置涵蓋了各類院校等所開設的“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：1870×70×1580mm3

五、裝置的基本配備

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：三相交流電380V/5A

三相交流電220V/3A（隔離輸出）

（2）高壓直流電源
勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。

（3）指針式儀表：

交流電壓表一只：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;

(4)數字式儀表

1）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；

2）真有效值交流數字電壓表一只：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、指示等功能，為交流調速系統提供電流指示；

3）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；

4）直流數字毫安表一只：測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級。

5）虛擬多用表參數：

交流電壓量程檔位分：10、50、250、1000

直流電壓檔位分：0.25、1、2.5、10、50、250、1000

歐姆檔分：x1，x10，,100，,1000，,1K，x10K，x100K

電流表檔位：50μa、0.5、5、50、500

BATT：1.2-3.6V，RL=12Ω

BUZZ：R×3

紅外發射檢測功能：垂直角度±15°距離1-30cm

三極管測量孔

6）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，漏電壓超過一定值，即切斷電源。

實驗連接線及插座：強、弱電連接線及插座分開，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。

7）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。

8）控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內，設有兩根圓鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有3芯插座，掛箱的供電由這些插座提供。控制屏兩邊設有單相三極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、測速系統及智能數顯轉速表（帶測速反饋）

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，，每只晶閘管均設有保護裝置，晶閘管可通過外加信號進行觸發（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、功放電路等，與“DK03”配套使用。
7、DK05單相晶閘管觸發電路實驗

提供單結晶體管觸發電路、正弦波同步移相觸發電路、鋸齒波同步移相觸發電路、單相交流調壓觸發電路及西門子TCA785集成觸發五種電路。

8、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：給定（帶數顯）、調節器I、轉速變換（FBS）、調節器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）、電壓隔離器（TVD）。其中調節器I和調節器II的比例增益由電位器調節。

9、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）。

10、DK07直流斬波實驗

根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內容而設計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525。可完成教材中降壓斬波電路（BuckChopper）、升壓斬波電路（BoostChopper）、升降壓斬波電路（Boost-BuckChopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。

11、DK08給定及實驗器件

提供給定（±15V可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管等。

12、DK09新器件特性實驗

提供TRICA、SCR、GTO、MOSFET、IGBT、GTR新器件，與DK13配套使用，可完成電力電子新器件的驅動特性實驗。

13、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。

14、DK11單相調壓與可調負載

提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯）或0～45Ω/2.6A（并聯）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。
15、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。

16、DQ07-1直流發電機（220V、240W、1500r/min）

17、DQ09直流并勵電動機（185W，220V，1500r/min）

18、DQ11三相線繞式異步電動機：220V/Y、0.6A、120W、1380r/min

19、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱

提供0、2歐、5歐、15歐、35歐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。

20、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。

21、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。

拓展模塊：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。

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。

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。

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。

22、電力電子仿真實訓

采用matlabSimulink軟件及電力電子仿真實驗建模，通過模擬儀器設計所要實驗的實驗項目，檢查數據、實驗特性等實驗要求，讓實驗更有趣味性和真實性。

23、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。

拓展模塊：本軟件基于unity3d開發，軟件采用三維漫游的形式，可通過鍵盤控制移動，鼠標控制鏡頭方向，設有機械安全距離實驗，機械安全保護裝置實驗、機械安全防護設計基礎考核，實驗進行時，三維漫游畫面采用箭頭與腳印圖案提示移動至實驗位置，機械對象周圍圓圈顯示了工作半徑，實驗過程伴有三維機器人的對話框提醒。

A、機械安全距離實驗內容包括防止上下肢觸及危險區的安全距離實驗（內分2種圍欄高度與開口大小），選擇進入后，鏡頭前彈出GB23821-2009《機械安全防止上下肢觸及危險區的安全距離》要求，錯誤示范：實驗過程為人體進入機械對象工作半徑受到傷害后，血色畫面與語音提醒收到機械傷害，并回至原位并進行下一實驗，最終一步為正確做法。

B、機械安全保護裝置實驗分為安全聯鎖開關、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀等保護裝置實驗，可選類別（安全輸入、安全控制、安全輸出、其他）、生產廠家、產品列表（安全聯鎖開關、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、安全護欄）。安裝位置有藍色閃爍框架提醒，實驗流程：選擇安全護欄并安裝、選擇安全連鎖開關（或選擇安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀）并安裝、選擇安全控制器并安裝至電氣控制箱、選擇安全繼電器并安裝至電氣控制箱、點擊電氣控制箱上的啟動按鈕。若進入危險區域時，系統將提示報警音，且機械對象停止工作，選擇電氣控制箱上的復位按鈕可停止。

C、機械安全防護設計基礎考核要求完成機械安全系統的安裝，正確安裝安全護欄、安全聯鎖開關、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、24V電源、信號燈及急停按鈕，考核分為十個考核點，部分考核點有3個選項，由學生自由選擇，最終10項考核點選好后，提交確認，系統自動得出總分數以及各考核點的得分情況。

D、軟件須為整體同一平臺，不得以單獨的資源展現。

E、同時為客戶提供本軟件的VR安裝包方便用戶拓展為VR實驗，VR設備及軟件安裝調試不需提供。

六、本裝置能開設的實驗項目

電力電子技術實驗項目

（一）電力電子技術實驗

1） 單結晶體管BT35觸發電路

2） 鋸齒波同步移相觸發電路

3） 正弦波移相觸發電路

4） TCA785集成觸發電路

5） 單相半波可控整流電路

6） 單相橋式半控整流電路

7） 單相橋式全控整流電路及有源逆變電路

8） 三相半波可控整流電路實驗

9） 三相半波有源逆變電路

10） 三相橋式半控整流電路

11） 三相橋式全控整流及有源逆變電路

12） 單相交流調壓電路

13） 三相交流調壓電路

14） 單向晶閘管(SCR)特性實驗

15） 雙向晶閘管(TRICA)特性實驗

16） 可關斷晶閘管(GTO)特性實驗

17） 功率場效應管(MOSFET)特性實驗

18） 電力晶體管(GTR)特性實驗

19） 絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實驗

20） 直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路）

（二）電力拖動自動控制系統部分

1、直流電機調速部分

21）晶閘管直流調速主要單元調試實驗

22）單閉環不可逆直流調速系統實驗

23）電壓，電流雙閉環不可逆直流調速系統實驗，

24）轉速，電流雙閉環不可逆直流調速系統實驗

25）邏輯無環流可逆直流調速系統實驗，

2、交流調速實驗：

26）雙閉環三相異步電機調壓調速系統實驗，

27）雙閉環三相異步電機串級調速系統實驗，

（三）電力電子MATLAB仿真實訓項目：

實訓一單相半波可控整流電路仿真實訓

實訓二 單相橋式半控整流電路仿真實訓

實訓三單相橋式全控整流電路仿真實訓

實訓四單相橋式全控有源逆變電路仿真實訓

實訓五單相交流調壓電路仿真實訓

實訓六降壓斬波電路仿真實訓

實訓七升壓斬波電路仿真實訓

實訓八升降壓斬波電路實訓

實訓九三相半波不可控整流電路仿真實訓

實訓十 三相半波可控整流電路仿真實訓

實訓十一 三相橋式全控整流電路仿真實訓

實訓十二三相半波可控整流電路有源逆變電路仿真實訓

實訓十三三相橋式有源逆變電路仿真實訓

七、裝置的配置清單：