电力电力系统综合自动化教学实验装置,电力电子技术实验装置

YLDLZ-01A 电力电力系统综合自动化教学实验装置

 “YLDLZ-01A电力系统综合自动化教学实验装置”是综合了目前高等院校《电力系统自动化》、《电气设备》、《电力系统自动装置原理》、《电力系统分析》和《电力工程》等多门专业课程中的教学内容，并结合生产实际应用和发展，而研发的新型实验装置。能以真实直观的实验教学形式对学生进行专业技能训练。本装置具有设备器件利用率高，实验教学系统性强，占用实验场地少，性能价格比高等优点。

一、电力电力系统综合自动化教学实验装置 技术性能

 1. 输入电源：三相四线　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. 外形尺寸：187cm×73cm×166cm 二、装置的配备及要求本装置将实验所需的交流电源、高压直流电源、交流测量仪表、直流测量仪表、电子秒表、各种规格的负载电阻及各种规格的继电器等有机地结合在一起，配套齐全。本装置由控制屏、实验桌及挂件箱组成。采用不同的挂件组合即可完成不同的实验内容。

三、电力电力系统综合自动化教学实验装置 实验项目

 1. 准同期并列实验

 (1) 自动准同期条件测试实验

 (2) 同期电源部分测试实验

 (3) 自动准同期线性整步电压（相敏环节）测试实验

 (4) 自动准同期导前时间整定及测量方法实验

 (5) 自动准同期压差闭锁与整定实验

 (6) 自动准同期频差闭锁与整定实验

 (7) 自动准同期相差闭锁与整定实验

 (8) 合闸部分整体检测（半自动准同期并网）实验

 (9) 自动准同期频差方向测量回路实验

（10）自动准同期调频脉宽整定实验

（11）自动准同期调频部分整体检测（自动准同期并网）实验

 2. 可控励磁发电系统实验与综合、考核实验

 (1) 可控励磁发电系统综合认识与测试实验

 (2) 无功调差及自动检测实验

 (3) 综合放大及调节特性实验

 (4) 过励限制特性实验

 (5) 调节整定及控制方式相互切换实验

 (6) 功率器件的移相触发电路实验

 (7) 励磁系统相序和极性检测实验

 (8) 可控功率整流主电路实验

 (9) 可控励磁系统主电路保护实验

 (10) 无功欠励限制实验

 (11) 可控励磁发电系统控制、保护、信号电路综合实验

 (12) 可控励磁发电系统开环调试综合实验

 (13) 可控励磁发电系统单机开环空载综合实验

 (14) 可控励磁发电系统单机闭环空载综合实验

 (15) 可控励磁发电系统单机闭环负载综合实验

 (16) 可控励磁发电系统并网闭环负载综合实验

 (17) 手动准同期和自同期并联综合实验

 (18) 可控励磁发电系统操作运行及检测维护考核

 (19) 可控励磁发电系统的常见故障及处理考核

 3. 单机——无穷大系统稳态运行方式实验

 (1) 单回路稳态对称运行实验

 (2) 双回路对称运行与单回路对称运行比较实验

 (3) 单回路稳态非全相运行实验

 4. 电力系统功率特性和功率极限实验

 (1) 无调节励磁时功率特性和功率极限实验

 (2) 网络结构改变对系统静态稳定的影响

(3) 并网前发电机电势Eq值不同对系统静态稳定的影响

 (4) 手动调节励磁时功率特性和功率极限实验

 (5) 自动调节励磁时功率特性和功率极限实验

 (6) 自并励自动调节励磁时，功率特性和功率极限实验

 (7) 他励自动调节励磁时，功率特性和功率极限实验

 (8) 单回路、双回路输送功率与功角关系实验

 5. 同步发电机实验

 (1) 三相同步发电机的运行特性

 (2) 三相同步电动机

 (3) 三相同步电机参数的测定四、装置的安全保护体系

1. 三相四线制电源输入后经隔离输出（浮地设计），总电源由三相钥匙开关控制，设有三相带灯熔断器作为断相指示。

 2. 控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。

 3. 屏上装有两套电压型漏电保护装置和一套电流型漏电保护装置，控制屏内、外或强电输出若有漏电现象出现，即告警并切断总电源，确保实验安全。

 4. 单、三相调压器原、副边均设有过流保护技术，相间、线间有过电流或直接短路均能自动保护。

 5. 设有定时器兼报警记录仪（服务管理器），对违章使用的次数进行记录，为学生实验技能的考核提供一个统一标准。

 6.各种电源及各种仪表均有完善的保护功能。

YLDD-1P型电力电子技术实验装置

一、电力电子技术实验装置 概述

“YLDD-1P 型电力电子技术实验装置”依据高等院校统编教材《电力电子技术》（第四版）（西安交通大学王兆安编著）《半导体变流技术》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。本装置适用于各类高等院校所

开设的“电力电子技术(或称半导体变流技术)”等专业课程所要求的实验项目
。

二、电力电子技术实验装置 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，面板采用PCB烤漆工艺制成，正面为实验原理图和测试点，背面有对应的元件，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、实验教学方便

配备相应的CAI多媒体光盘软件，辅以动画与讲解，方便实验教学。

5、系统性、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、电力电子技术实验装置 技术性能

1、输入电源: 三相五线380V±10%，50HZ

输入电源：单相输入：220V   50HZ

2、工作环境: 温度-10℃－+40℃　相对湿度＜85％（25℃） 海拨＜4000m

3、装置容量：＜ 1KW

4、最大负载电流：2.5A

5、外形尺寸：180×70×160

四、装置的配备

 1、PDK-1电源控制屏（包括交流电源和直流电源）

1）交流电源

交流电源有两部分，一部分是由三相380伏（线电压）的电源经过主变压器变换后成为50伏（线电压）的三相交流电，供三相桥式全控整流电路的主电路使用。另一部分提供20伏(相电压)的三相交流电为三相桥式全控整流电路提供同步信号。主变压器和同步变压器的原边为三角形接法，副边为星形接法。对于交流380伏电源进线，有三相开关控制其开断，有电表显示其电压，主电路电源开关控制其是否对整流电路加主电源。

2）控制用直流电源

控制用直流电源有＋15和－15伏各两组，实验时只要把它们用插接线和实验箱的＋15和－15伏连接即可。这两组电源是共地的。控制电路电源开关可控制其的开断。

使用＋15和－15伏电源时，要打开控制电源开关。

3）驱动用直流电源

驱动用直流电源部分包括一组＋24伏和四组独立的＋24伏，供单相交直交变频电路使用，驱动电路电源开关控制其开断。

2 、PDK-2 实验桌

   实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉(带锁)，用于放置工具及资料。右边设有放置示波器用的可拆卸搁板。

3、PDK-3 显示测量仪表

显示部分包含交流电流表，交流电压表，直流电流表，直流电压表，电源线电压指示仪表等，用以测量实验电路的电流和电压参数。

4、PDK-4 阻感负载模块

负载为一组功率电阻和电感，电阻的功率为25瓦。实验时学生可根据需要并联或串联组成合适的电阻。

电感分成两段，一段为150mH，另一段为300mH，在组成阻感负载时根据实验要求对电阻和电感的值进行配置，以组成具有合适阻抗角的负载。

5、PDK-5 三相桥式整流电路及触发电路

用于三相桥式全控整流电路和单相交流调压调功电路的晶闸管主电路及三相集成触发电路。

三相全桥主电路有6只晶闸管，每只晶闸管均设有保险丝保护和RC阻容吸收滤波电路，晶闸管可通过外加信号进行触发（留有触发脉冲输入接口）。触发电路由3片集成触发电路芯片KJ004和1片集成双脉冲发生器芯片KJ041组成。面板上设有信号观测孔及移向与偏移电压调节旋钮。

6、PDK-6 IGBT直流斩波电路模块

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)中相关内容而设计。该挂件主要有单相不控整流电路（提供直流电源），控制电路及主电路构成。控制电路以专用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波，其占空比受uco控制。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。

7、PDK-7 单相交直交变频电路模块

单相交直交变频电路的主电路也是由交流电整流而得到的，而逆变部分采用单相桥式PWM逆变电路。逆变电路中IGBT 的驱动电路采用M57962L的芯片电路。控制电路以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWN信号，分别用于控制 、 和 、 两对IGBT。

8、PDK-8半桥型开关稳压电源模块

半桥稳压电源模块的输入是交流50V，输出为直流5V。主电路中采用的电力电子器件为美国IR公司生产的电力MOSFET，其型号为IRFP450，其主要参数为：额定电流16A，额定电压500V，通态电阻0.4欧。控制电路以SG3525为核心构成。SG3525为美国SiliconGeneral公司生产的专用PWM控制集成电路，它采用恒频脉宽调制控制方案，适合于各种开关电源、斩波器的控制。SG3525其内部包含精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器等，实现PWM控制所需的基本电路，并含有保护电路。

控制路的波形在控制开关和主开关中间的四个测孔。最下面的一个是控制地，从上到下依次是三角波、PWM1、PWM2的测孔。

9、PDK-9单相调压与可调负载

提供了一只0-250V/0.5KVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0-90Ω/1.3A（串联）或0-45Ω/2.6A（并联）瓷盘可调电阻，为相应的实验提供一个可调的阻性负载。

10、PDK-10 电力电子新器件特性实验

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，与PDK-8配套使用，可测定其特性曲线。

11、PDK-11 实验连接线及配件

根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），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，这样大大提高了实验的安全及合理性。

12、多媒体教学软件

配备相应的CAI实验多媒体教学光盘.

13、提供MATLAB/SimuLink 电力电子仿真实验教学光盘一套。

五、实验项目

1、单相半波可控整流电路实验

2、单相桥式半控整流电路实验

3、单相桥式全控整流实验

4、三相半波可控整流电路实验

5、三相桥式半控整流电路实验

6、三相桥式全控整流实验

7、单相交流调压电路实验

8、单向晶闸管(SCR)特性实验

9、可关断晶闸管(GTO)特性实验

10、功率场效应管(MOSFET)特性实验

11、电力晶体管(GTR)特性实验

12、绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验

13、降压斩波电路（Buck Chopper）实验

14、升压斩波电路（Boost Chopper）实验

15、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）实验

16、Cuk斩波电路实验

17、Sepic斩波电路实验

18、Zeta斩波电路实验

19、半桥型开关稳压电源的性能研究实验

20、电力电子技术仿真技术实验（见光盘）

六、设备配置清单

序号	名称	名称	数量
1	PDK-1	实验电源控制屏	1套
2	PDK-2	实验桌	1张
3	PDK-3	显示测量仪表	1件
4	PDK-4	阻感负载模块	1件
5	PDK-5	三相桥式整流电路及触发电路	1件
6	PDK-6	IGBT直流斩波电路模块	1件
7	PDK-8	半桥型开关稳压电源模块	1件
8	PDK-9	单相调压与可调负载	1件
9	PDK-10	电力电子新器件特性实验	1件
10	PDK-11	实验连接线及配件	1套
11	SY-CAI	多媒体教学软件	1套
12	SY-SLINK	电力电子仿真实验教学光盘	1套