電力電子技術與自動控制系統(tǒng)實驗實訓裝置

JGC-5 電力電子技術與自動控制系統(tǒng)實驗實訓裝置

（智能型網絡故障考核系統(tǒng)，教師機可對學生考核終端進行故障發(fā)布與答題信息采集，學生答題終端不需電腦支持，節(jié)約實驗室建設成本）
（贈送正版3D虛擬仿真軟件：包含電工電子/電機及變壓器原理與拆裝/電力拖動繼電接觸控制等電類相關專業(yè)模擬實驗內容，該軟件受到國內院校相關專業(yè)教師的高度好評）
一、概述
本裝置是根據《維修電工（高級）》（中國勞動社會保障出版社出版）培訓教材中關于電力電子與自動控制部分的技能培訓要求，吸收國內同類產品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現狀和發(fā)展趨勢精心研制而成。 它不僅涵蓋了各職業(yè)院校、高級技校所開設的《電力電子技術》、《半導體變流技術》、《直流調速系統(tǒng)》、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》等專業(yè)課程所要求的主要實驗項目，還可以用于對從業(yè)人員進行崗位培訓、就業(yè)培訓以及各省、市的維修電工培訓和鑒定考核使用。
二、 產品特點
1．體現“工程環(huán)境”理念，效仿生產現場實際：系統(tǒng)應從相關工業(yè)產品移植而來，可很好實現對學生能力（波形分析和系統(tǒng)調試能力）的培養(yǎng)和技術知識的應用。
2．各個系統(tǒng)的配置合理：各個系統(tǒng)采用的元件、觸發(fā)（驅動）電路、主電路、控制方式、控制對象及保護環(huán)節(jié)等，應能概括當前工業(yè)上的技術應用，內容豐富多樣，體現了“典型性、*性、實用性和可行性”的要求，能引起學生興趣，能使學生獲得很大的收獲。
3．部分模塊采用PCB烤漆工藝制成，正面為原理圖和測試點，背面焊有對應的元件，增強了學生對實驗內容的感性認識與理性認識。
4．元件與單元電路性能實驗，在小系統(tǒng)環(huán)境中進行：這樣有利于學生理解該元件和該單元用于何處、它們的性能對整個系統(tǒng)的影響，有利于學生知識的鞏固和實際應用。
5．本裝置通過隔離變壓器供電，而且具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準，確保人身安全。
6.電工電子電拖及自動控制技能鑒定3D動畫模擬實訓特點：
（1）在指導方針上，不以某專業(yè)或課程的教學大綱為依據，而是以國家維修電工職業(yè)標準為指導。
（2）在系統(tǒng)定位上，不以理論性系統(tǒng)性為主線，而是以職業(yè)技能的訓練養(yǎng)成為主要任務。
（3）在內容選擇上，不以驗證性的實訓為主要目的，而是以職業(yè)標準規(guī)定的技能點的仿真實訓為主線。
（4）在媒體使用上，不以簡單的播放式動畫為主，而是側重于動畫編程、受訓者的參與交互性訓練上。
（5）在表現形式上，不以實物照片而滿足，而是為追求情景性效果采用三維建模技術。
（6）在教學設計上，不以簡單完成某個技能為滿足而是圍繞該技能設置了諸如目的、原理、認識、結構、拆裝、布局、連線、操作、排故、考評等盡可能完備的模塊。
（7）該軟件包含初級工與中級工、高級工全部12個實訓單元的研制工作，總共包含了近100多個實訓項目，基本覆蓋了電工、電子、電拖、維修電工、PLC等職業(yè)技能實訓和鑒定設備技術規(guī)范中所列出的主要技能項目。網絡版用于學生獨自仿真模擬練習，單機版用于老師教學實訓。
三、裝置的配置說明
1．PE-1 電源控制屏
（1） 交直流電源
三相四線（或五線）電網輸入經電源總開關漏電保護器（容量10A，漏電動作電流≤30mA，動作時間≤0.1S）和交流接觸器再到三相隔離變壓器給實訓設備供電；通過起動、停止、急停按鈕控制交流接觸器，設有供電指示燈及缺相指示。
控制屏的供電由三相電網經三相漏電保護開關、電網電壓指示表、熔斷器、啟/停按鈕控制交流接觸器輸出，具有漏電聲光告警、過流保護等功能，同時配有一只急停按鈕，便于切斷電源，還配有一只指針式交流電壓表，通過切換和轉換開關，可方便地指示三相電網和三相調壓輸出的每一相的線電壓。
（2）同步變壓器:一組三相同步變壓器，380V/15V三只。
（3）直流勵磁電源：220V/0.5A，具有輸出短路保護。
（4）交流電參數表
①交流真有效值數字電壓表1只，測量范圍0～500V，量程自動切換，三位半數顯，精度0.5級，輸入阻抗10MΩ。
②交流真有效值數字電流表1只，測量范圍0～5A，量程自動切換，三位半數顯，精度0.5級，具有超量程聲光報警、指示及切斷總電源等功能。
（5）交直流電源、直流儀表
提供～220V/24V、20V、±15V、±12V、±5V，100VA直流電源（具有短路及過載保護功能），，單相同步變壓器（包括～220V/～60V、～30V、～15V、雙～7V）、三相同步變壓器（380V/15V），給定顯示與0～±15V給定，直流300V/2.5級中零表一只、2A/2.5級中零表一只。
提供3位半直流數顯300V電壓表儀表1只，提供3位半直流數顯2000mA毫安表表1只。
（6）智能故障考核實訓組件
提供藍色寬屏液晶智能故障考核儀一只，一次故障設置多達24個，并帶有擴展接口，可擴展更多的故障設置。故障設置方便、靈活，可以對學生的技能進行鑒定考核。
2.PE-2 實訓桌
實訓桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造型美觀大方；設有抽屜、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。實訓桌底部裝有四個帶剎車的萬向輪，
3.DQ03-1提供固定電機的導軌、編碼器測速系統(tǒng)及智能數顯轉速表（帶0-10V速度反饋，并可在線設置編碼器分辨系數，速度反饋系數，提供人機交互界面）
（1）電機導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間連接的同心度不超過±5絲，電機運行噪聲小，實驗參數典型，能較好滿足實驗要求。導軌還帶有便攜式手柄和減振底腳。
（2）測速可以實現電機轉速0～9999r/min的精確測量，并通過單片機實現轉速數字信號與電壓信號的線性轉換V=f（n），能提供精確穩(wěn)定的轉速反饋電壓信號，正反轉輸出電壓對稱性誤差≤1‰，克服了采用測速發(fā)電機測速精度低、測量范圍小、對稱性差及非線性變化等缺點。
4.DQ09 直流他（并）勵電動機（1500r/min）
5.DQ10三相鼠籠式異步電動機（380 /Y /220V/△）、0.5A、100W、1420r/min）
6.DQ07-1 直流發(fā)電機 （1500r/min）
7.DQ29-1可變電阻器
提供阻值容量150W 、1.5A 、0～90Ω/×2連續(xù)可調的瓷盤電阻器1只及150W 、0.5A 0～900Ω/×2連續(xù)可調的瓷盤電阻1只，電阻接線端均已連接至操作面板上，可方便地組合串聯、并聯、串并聯等多種方式使用，可在0.5A、1A、1.5A、3A不同電流要求的負載下使用。
8.PE-15晶閘管及電抗器組件
提供6只單向晶閘管，帶阻容保護電路，另提供0～700mH帶抽頭電抗器，分為100mH，200mH，700mH三檔。
9.PE-26A新型電力電子器件
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTR新型電力電子器件，可測定其特性曲線；與新器件驅動與保護電路組件配套使用,可完成電力電子新器件的驅動與保護實訓。
提供3只雙向晶閘管,帶阻容保護，用于交流調壓電路、單相三相交流調功。
提供功率器件及功率器件的驅動與保護電路，以及PWM波形發(fā)生器。
10.PE-26B電力電子器件驅動與保護電路實驗箱
（1）其中IGBT的驅動電路采用芯片EXB841，其他驅動電路由運放、門電路及分立元件組成。
PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅動電路提供PWM驅動波形，可以通過頻率調節(jié)旋鈕進行頻率調節(jié)；通過占空比電位器來調節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2檔，通過鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形，頻率調節(jié)范圍4kHz～10kHz；低頻檔是為GTR驅動電路提供PWM波形，頻率調節(jié)范圍400Hz～1kHz；占空比在各頻率點上均能從0%調至*。
11.PE-16 三相TCA785脈沖列觸發(fā)電路組件
提供由西門子TCA785等的集成觸發(fā)電路構成的三相觸發(fā)電路、正橋功放電路。
12.DK05 晶閘管觸發(fā)電路組件
提供由分立元件構成的單結晶體管觸發(fā)電路，兩路由分立元件構成的鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I和Ⅱ，可完成單相晶閘管全控及半控整流實驗；一路KC05集成鋸齒波觸發(fā)電路。
（1）提供由獨立器件以BT33為核心的鋸齒波觸發(fā)電路，可完成單相鋸齒波晶閘管觸發(fā)電路實訓內容；
（2）提供由獨立器件組成的典型正弦波同步移相觸發(fā)電路，以原理性的形式，與晶閘管組合成同步觸發(fā)實訓電路。
（3）提供鋸齒波同步移相觸發(fā)電路Ⅰ、Ⅱ，與晶閘管組合，可完成單相晶閘管全控及半控整流實訓內容。
（4）提供以KC05集成塊為核心的鋸齒波觸發(fā)電路，與晶閘管組合，可完成單相全波半控整流電路及交流調壓電路實訓內容
13. PE-07 IGBT直流斬波電路。
EXB841實現的IGBT直流斬波；頻率1.2K，占空比12%-98%。
14.DK19-1半橋型開關穩(wěn)壓電源電路
提供了半橋型開關穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路中的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案。可完成“開關電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試”以及“電源電壓波動對輸出的影響”等實訓內容。直流輸出0～15V/2A，具有短路及過載保護功能。
15.PE-12 GTR單相并聯逆變電路組件
提供555時基電路作為逆變觸發(fā)電路，工作頻率可以從45Hz～55Hz之間調節(jié)，功率主回路采用GTR功率三極管作為開關器件，完成單相并聯逆變電路實訓內容。
16. PE-19 單相SPWM控制(IGBT)H型交直交變頻電路組件
提供單相SPWM控制(IGBT)H型交直交變頻電路，用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管集成驅動芯片的特點及其使用。能完成如下實訓項目：
（1）SPWM波形成的過程；
（2）交直交變頻電路在不同負載時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；
（3）IGBT管集成驅動芯片的工作特性。
SPWM發(fā)生器核心為兩片ICL8038集成函數信號發(fā)生器，采用IR2110集成（IGBT）驅動芯片，載波頻率調節(jié)范圍50～10KHz，基波頻率調節(jié)范圍5～60Hz。
17.DK06-2直流調速組件（Ⅰ）
提供用于調速系統(tǒng)的速度、電流調節(jié)器（調節(jié)器I、II）、轉速變換器(FBS)、電流反饋和保護電路（FBC+FA）、給定及反號器（AR）等，實訓時可以靈活改變系統(tǒng)的控制參數，觀測不同的參數對系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)定性及相應時間等影響；更可以讓學生從調速系統(tǒng)的各種參數(如電機的機電時間常數等)出發(fā)對調節(jié)器的放大倍數及積分時間的參數分別設計，同時進行實際結果的驗證。
18.PE-21 燈組負載
提供三只絲口型220V/ 25W彩色燈泡負載，可作為單、三相負載，實訓結果直觀。
19.PE-24步進電機的驅動運行電路
提供步進電機及步進電機驅動器一套。
20.PE-25 交流伺服電機及驅動系統(tǒng)
提供交流伺服電機及伺服驅動器一套。
21.PE-26 PWM直流脈寬不可逆調速系統(tǒng)
提供基于SG3525的PWM直流脈寬不可逆調速系統(tǒng)實驗輔件。
22.SY06 實訓連接線及配件
根據不同實訓項目的特點，配備兩種不同的實訓聯接線，強電部分采用高可靠護套結構手**插連接線，里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)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(yōu)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，這樣大大提高了實訓的安全及合理性。
23、正版電工電子3D建模模擬實訓系統(tǒng)1套
模塊分為電工基礎、照明電路、儀器儀表、低壓電器、電力拖動、電子器件、電子技術、機床電路、PLC控制等100多個實訓內容，學校可以根據學生學習進度選擇相應的訓練模塊進行訓練。
四.人身安全保護體系
（1）三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離(浮地設計)。
（2）電壓型漏電保護器1：對隔離變壓器前的線路出現的漏電現象進行保護，使控制屏內的接觸器跳閘，切斷電源。
（3）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。
（4）實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，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。
五.可完成的實訓內容
1.電力電子器件特性
（1）晶閘管（SCR）
（2）雙向晶閘管（TRIAC）
（3）電力晶體管（GTR）
（4）場效應管（MOSFET）
（5）絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）
2.觸發(fā)（驅動）單元電路的測試
（1）單結晶體管觸發(fā)電路（分列元件）
（2）正弦波同步移相觸發(fā)電路（分列元件）
（3）鋸齒波移相觸發(fā)電路（分列元件）
（4）KC05鋸齒波觸發(fā)電路
（5）EXB841大規(guī)模集成（絕緣柵雙極型晶體管IGBT）驅動與保護電路
（6）電力晶體管（GTR）驅動與保護電路
（7）功率場效應管（MOSFET）驅動與保護電路
（8）三相TCA785脈沖列觸發(fā)電路
（9）SG3525觸發(fā)模塊
（10）SG3525PWM控制電路
（12）IR2110集成（IGBT）驅動電路
3.電力電子電路
（1）單相晶閘管可控半波整流電路
（2）單相晶閘管半控橋式整流電路
（3）單相晶閘管全控橋式整流電路
（4）三相晶閘管可控半波整流電路
（5）三相晶閘管半控橋式整流電路
（6）三相晶閘管全控橋式整流電路
（7）GTR單相并聯逆變電路
（8）直流（IGBT)斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、 Cu k 斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路六種典型線路)
（9）單相（雙向晶閘管）交流調壓電路
（10）三相交流調壓電路(反并聯晶閘管）
（11）PWM控制（MOSFET）開關型穩(wěn)壓電源電路
4.直流/交流電機調速實訓
（1）晶閘管直流調速系統(tǒng)參數和環(huán)節(jié)特性的測定實驗 (SCR）
(2) 晶閘管直流調速系統(tǒng)主要單元的調試 (SCR)
(3) 轉速負反饋單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)
(4) 轉速、電流雙閉環(huán)不可遞直流調速系統(tǒng)
(5) 轉速、電流雙閉環(huán)交流調壓調速系統(tǒng)的研究
(6) SG3525 直流脈寬不可逆調速系統(tǒng) (PWM系統(tǒng)〉
5. 微特電機
(1)步進電機控制實驗
(2) 交流伺服電機控制實驗
（3）旋轉編碼器實驗
六．配置清單

 附件一 
模擬培訓內容（電工電子電拖及自動控制技能鑒定仿真，3D動畫建模）
  模塊分為電工基礎、照明電路、儀器儀表、低壓電器、電力拖動、電子器件、電子技術、機床電路、PLC控制等100多個實訓內容，學校可以根據學生學習進度選擇相應的訓練模塊進行訓練。
利用生動的動畫演示，配合語音對電路工作原理進行講解；可通過半透明的原理圖上的提  示進行相關操作；具有與設備*的實訓項目和實物元件介紹；具有實訓目的的描述、實訓器材的展示、典型電路的分析、電路原理聲動同步的解說、元件布局模擬操作、電路原理的模擬接線，模擬現場的工業(yè)仿真等功能。該軟件所有圖標及器件均采用3D建模，通過美工處理，整體畫面美觀大方。通過軟件的教學及仿真，能激發(fā)學員的思維、增強學員的感性認識，更好地剖析教學的重點、難點。
軟件中的項目內容都和實訓設備相關，學生在去實訓室之前，就可以對實操項目在理論和感觀上有個初步的認識，具體見以下示例：
1、電工電拖部分：
（1）實訓器材
    利用3D建模，使實訓設備上所用到的元器件真實的放映給學生，另學生有個直觀的認識。
（2）典型電路
    實訓設備相應電路的原理圖和實物接線圖都將反應在這個欄目里。用鼠標點擊原理圖上相應的元器件符號，真實電路中就會指示對應的器件，并且在提示窗里出現該元件在電路中的作用
（3）電路原理
    該電路的電路工作原理講解，利用生動的動畫演示，配合上專業(yè)的語音講解使得該教學課件達到一定的深度。枯燥的原理授課變得生動易懂，是老師較有力的教學工具之一。
（4）接線練習
    學生通過半透明的原理圖上的提示，按照原理圖對電路進行模擬接線，接線的同時系統(tǒng)也有相應的提示。可以訓練學生的規(guī)范接線和提供對電路的熟悉程度
（5）實訓仿真
     學員可以操作空氣開關，按鈕等元器件來操控相應項目的電路。界面上的接觸器、時間繼電器等元器件就可以根據操作控制電機的轉動。
2、電子技術部分：
（1）實訓器材
   利用3D建模，使實訓設備上所用到的元器件真實的放映給學生，包括電阻色環(huán)細節(jié)，使學生有個直觀的認識。
（2）電路原理
該電路的電路工作原理講解，利用生動的動畫演示，配合上專業(yè)的語音講解使得該教學軟件達到一定的深度。枯燥的原理授課變得生動易懂，是老師較有力的教學工具之一。
（3）實訓仿真
    真實的反映出實訓現象，包括示波器的波形、電壓（可測多點），調節(jié)電位計或操作某些按鈕開關，電路的參數會跟隨變化。直觀生動的模擬出了實訓所要達到的效果，也能使學生熟悉實訓儀器的使用。
3、照明電路部分：
使用方法同上，本模塊包括日光燈接線、兩地燈控制。
4、儀器儀表部分：
　 本模塊包括萬用表、兆歐表、電流表、電壓表、鉗形電流表。
5、機床電路排故部分：
   （電動葫蘆）
6、 PLC控制部分：
附件二  智能考核單元說明 
1．操作單元
智能考核系統(tǒng)是通過計算機控制、采集所有教學設備的所有故障的教學系統(tǒng)，并且可以管理學生信息，分數自動計算，考核設備可以任意分配給每個學生，自動傳輸學號，允許學生分批考核并具有單機模式與多機模式考核，可以任意組合或設置設備故障，操作單元采用中文人機對話，允許聯網考核或脫機考核。學生與老師操作簡單方便.
以下以單機模式考核設置為例介紹智能考核的操作方法：
（1）、智能考核裝置--主要包括操作單元、故障單元兩部分。
  0-9鍵為數字鍵'供輸入數據、菜單選擇、操作使用。
    上、下箭頭鍵'供顯示數據上、下移動時使用。
    回車鍵      '供操作后確認使用。
取消        '供取消操作、清除數據、返回上一級菜單使用。
菜單        '進入當前窗體的菜單時使用。
Ｇ：１２Ｖ電源負極　　　Ｖ：１２Ｖ電源正極　　Ｌ、Ｈ：網絡連接端子
（2）、智能考核的操作方法
    通過配套的排線對應連接（如：故障單元接口1及故障單元接口2）故障設置接口單元