電力電子與電力牽引實驗臺，軌道電力牽引實訓臺
2024-11-03 09:42
電力電子與電力牽引實驗臺
一、概述電力電子與電力牽引實驗設備用于城市軌道車輛電力牽引與控制綜合實驗，以及電力電子技術課內實驗，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。
(圖1：實驗設備結構參考圖，具體以實物配置為準）
二、特點1、綜合性強：電力電子與電力牽引實驗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，使用安全可靠；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
電力電子與電力牽引實驗裝置涵蓋了各高等院校等所開設的"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：180×70×160 cm3
五、裝置的基本裝備
1.DL-1電源控制屏
（1）交流電源：提供交流電源：提供三相交流電源 三相220V/3A（帶有輸出過載保護，通過安全隔離變壓器輸出）。
（2）高壓直流電源
勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護功能。
（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。
(4)數字式儀表
A.智能型真有效值交流數字電流表1只（0-5A）
B.智能型真有效值交流數字電壓表1只（0-500V）
C.數字直流電壓表1只（0-500V）。
D.數字直流電流表1只（0-5A）。
（5）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。
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。
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。
（6）智慧用電安全控制系統
智能電源管理系統具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線獨立運行。
2.實驗桌
1）實訓桌采用四個工業鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調節腳，方便高度調節，主體結構通過左、右各2個C字形鋁壓成型構件聯接，臺面高度約800mm，桌面板下設支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內適用工業鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構件為左、右對稱件，采用壓鑄成型工藝，經機加工、拋丸、噴砂，表面藍色靜電噴涂工藝。
2）實訓桌桌面采用25mm麻灰色高密度層壓板封邊特制，有效提高絕緣等級；
3）實訓儲物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結構，表面靜電噴涂；柜體設有雙門柜用于放置實訓掛箱，設有二個抽屜用于放置實訓導線和指導書等。
3.DL-3固定電機導軌、測速系統及智能數顯轉速表
4.DL-04三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）
5.DL-05晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，4只二極管，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）。
6.DL-06三相晶閘管觸發電路
提供三相觸發電路、功放電路等，與"晶閘管主電路"配套使用。
7.DL-07 直流電機調速控制模塊
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）。其中調節器I和調節器II的比例增益由電位器調節。
8.DL-08可調電阻器，電容器
提供耐壓AC100V的可調電容三組，調節范圍為0.1——11.37uF，0——999KΩ十進制可調電阻兩組。
9.DL-09單相調壓與可調負載
提供了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），為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。
10.DJ-01直流發電機（DC220V，240W）
11.DJ-02 直流并（他）勵電動機 （DC220V，185W），
12.DJ-03 三相線繞式異步電動機 （220V，Y接法）
14.DL-10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，包括強電部分及弱電兩種類型，，接觸需安全可靠。
15.DL-11城市軌道車輛直流雙閉環H橋調速系統
根據城市軌道車輛系統，構造等比例參數匹配的軌道車輛直流雙閉環H橋調速系統，通過對四個橋臂的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。
16.DL-02 城市軌道車輛交流電機控制電路
通過實勘城市軌道車輛電力牽引系統現場，進行匹配設計相應負載及對應工況，用來實現1）SPWM波形成的過程；
2）變頻電路在不同負載時的工作情況和波形。
六、本裝置能開設的實驗項目
（一）電力電子技術
1．三相半波可控整流電路的研究
2．晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
3．三相橋式半控整流電路實驗
4．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
5.三相交流調壓電路實驗
6．SPWM單相交直交變頻電路的性能研究
7. 全橋DC/DC變換
（二） 直流調速實驗
1．晶閘管直流調速主要單元的調試
2．不可逆單閉環直流調速系統靜特性的研究
3．帶電流截止負反饋的轉速單閉環不可逆直流調速系統
4．轉速，電流雙閉環晶閘管不可逆直流調速系統
5.城市軌道車輛直流雙閉環H橋調速系統
根據城市軌道車輛系統，構造等比例參數匹配的軌道車輛直流雙閉環H橋調速系統，通過對四個橋臂的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。
（三）交流電機調速系統實驗（交流電機運動控制系統）
1．雙閉環三相繞線異步電機調壓調速系統實驗
2.城市軌道車輛交流電機控制電路通過實勘城市軌道車輛電力牽引系統現場，進行匹配設計相應負載及對應工況，用來實現。
1）SPWM波形成的過程；
2）變頻電路在不同負載時的工作情況和波形。