FCDD-1型創(chuàng)新型電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

一、產(chǎn)品概述

“FCDD-1型創(chuàng)新型電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置”是由本企業(yè)設(shè)計(jì)的新型實(shí)驗(yàn)裝置，綜合了目前我國高等院校《電力電子技術(shù)》、《交直流電源控制》、《數(shù)字化電力電子》、《DSP電機(jī)控制》、《數(shù)字化電源》等課程實(shí)驗(yàn)大綱的要求，能對(duì)上述課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。特別適用于高等院校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新改造，為教師和研究生開發(fā)或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的條件。

二、總體描述

1、設(shè)備配套教學(xué)資料

提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（分教師版、學(xué)生版）；提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師培訓(xùn)；提供實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)視頻；在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中提供詳細(xì)的操作步驟和記錄的數(shù)據(jù)表格等內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容配套1:1教學(xué)操作視頻。

三、詳細(xì)技術(shù)參數(shù)

（一）系統(tǒng)組成和功能

1、實(shí)驗(yàn)供電采用模塊化設(shè)計(jì)，方便實(shí)驗(yàn)教學(xué)及維修。

2、設(shè)備中所有元器件采用工業(yè)級(jí)或以上產(chǎn)品，主要部件采用國內(nèi)主流廠商產(chǎn)品：

（二）主要技術(shù)參數(shù)

實(shí)驗(yàn)裝置：所有組件（電源部分及實(shí)驗(yàn)掛件）模塊化設(shè)計(jì)，便于維修，詳細(xì)配置如下：

1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)架

實(shí)驗(yàn)桌桌面為防火、防水、耐磨27mm厚高密度板，實(shí)驗(yàn)裝置主框架采用四根75mm×75mm優(yōu)質(zhì)歐標(biāo)型材（單面邊長33mm+中縫9mm+邊長33mm），四周采用成型“8”字型鋁材支架固定，安裝螺絲采用M8+滑塊螺母，設(shè)計(jì)有帶門可拆卸的鈑金機(jī)箱，所有模塊采用激光雕刻工藝，30度專用防火材料摸具制作，具有2個(gè)專用拉手，具有平衡線路供電，

 2、電源部分

（1）FCDY-1 交流電源控制模塊

提供三相固定380V交流電源，380V交流電源經(jīng)空氣開關(guān)控制后輸出至三相調(diào)壓器以及隔離變壓器，面板上設(shè)有鑰匙開關(guān)、啟動(dòng)、停止以及急停按鈕，整體設(shè)計(jì)成獨(dú)立模塊，可以單獨(dú)使用，便于維修，工藝采用塑料專用模具設(shè)計(jì)，操作面板尺寸為200mm*250mm，模塊箱后置單相以及三相插座，電源插座、電源插頭采用鴻雁電器品牌，按鈕采用德力西品牌產(chǎn)品。

（2）FCDY-2 直流高壓電源模塊

提供220V(1A)勵(lì)磁電源及0～250V(4A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源(具有過壓、過流、過熱及短路軟截止自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)功能)各一組，并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開關(guān)

（3）FCDY-3 隔離變壓器

隔離變壓器起保護(hù)、防雷、濾波作用，隔離變壓器的輸出端跟輸入端是完全“斷路”隔離的。隔離變壓器對(duì)于發(fā)現(xiàn)閃電、放電、電網(wǎng)切換、電機(jī)啟動(dòng)等其它電網(wǎng)燥志引起的干擾作用都有抑制作用，輸出輸入電容耦合小，可以有效安全的起到保護(hù)設(shè)備的作用；并設(shè)有過流保護(hù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動(dòng)保護(hù)。

3、實(shí)驗(yàn)掛件部分

3.1、數(shù)字化電力電子部分（基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)）

（1）FCDT-01晶閘管觸發(fā)電路及電機(jī)調(diào)速掛箱

提供三相集成鋸齒波移相觸發(fā)電路和 6 只分成正橋的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有過流、過壓保護(hù)裝置，正橋晶閘管可通過外加信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)(內(nèi)部已連接到脈沖輸出接口)，可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；設(shè)有平波電抗器一組；

提供7寸MCGS觸摸屏一個(gè)，通過觸摸屏來控制給定電壓，來完成交直流電機(jī)調(diào)速。

內(nèi)部設(shè)計(jì)有2路模擬量輸入（電壓采樣利用GS8591芯片，可測(cè)量0-10V范圍內(nèi)的電壓值）和1路模擬量輸出模塊，采用DSP28335芯片完成，開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)等實(shí)驗(yàn)，此外提供兩路電流采樣則通過30mΩ精密采樣電阻，可測(cè)量0-1A的電流值。這些采樣數(shù)據(jù)可以通過控制板處理并顯示在觸摸屏上。

（2）FCDT05-3晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

提供鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、TCA785集成觸發(fā)電路共二個(gè)觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)。

（3）FCDT03-1晶閘管橋式電路掛箱(一)

設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V精度1.0 級(jí)、帶鏡面直流電流表±2A，精度 1.0 級(jí)各一只。

（4）FCDY-9單相調(diào)壓器模塊

提供單相變壓器一只，可輸出AC0-36V，指針交流電壓表（AC50V）一個(gè)。

（5）FCDT07-3直流斬波實(shí)驗(yàn)

《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)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?？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐?/span>(Buck Chopper)、升壓斬波電路(Boost Chopper)、升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)、Cuk斬波電路等典型實(shí)驗(yàn)。典型電路采用專用電路設(shè)計(jì)，右邊提供原理圖，左面提供專用器材，采用大面板布局，使結(jié)構(gòu)清楚，接線方便。

（6）FCDT-28-3功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)（一）

提供IGBT電力電子器件；可完成電力電子新器件的驅(qū)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)。并提供一組管溝隔離觸發(fā)電路。電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V 直流電源；PWM 波形發(fā)生器：主要是為新器件驅(qū)動(dòng)電路提供PWM 驅(qū)動(dòng)波形，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié) PWM 波的占空比。頻率調(diào)節(jié)范圍15khz～33khz.

（7）FC27三相可調(diào)電阻

一組900Ω*2，0.41A，瓷盤電阻，可調(diào)電阻設(shè)置有刻度盤，指示旋轉(zhuǎn)位置的大概阻值。

（8）變頻器

 0.4K，單相輸入，三相輸出。

4、數(shù)字化電源控制部分（整批配置1套）

（1）FCDSP-4整流與逆變電路

1）AC-DC電路（提供原理圖、PCB、DSP源程序，電感和電容需要2組切換（留示波器測(cè)試點(diǎn)），觀察不同的效果），輸入電壓：10~60V，輸入過壓保護(hù)，輸入欠壓保護(hù)（輸入電壓、電流采集至DSP，留示波器測(cè)試點(diǎn)），輸出過流保護(hù)（輸出電流采集至DSP，留示波器測(cè)試點(diǎn)），輸出過壓保護(hù)（輸出電壓采集至DSP，留示波器測(cè)試點(diǎn)）

2）芯片采用280049C系統(tǒng)控制板，帶通信接口，ADC、PWM等接口。

5、線上電力電子仿真軟件（整批配置1套）：具備三維虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可以自由漫游觀察；仿真軟件需采用云服務(wù)器模式，在有網(wǎng)絡(luò)的教室等環(huán)境均可登錄即可選擇相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可通過電腦及移動(dòng)端等登錄學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)流暢操作，為了方便隨時(shí)隨地線上學(xué)習(xí)，不接受單機(jī)版仿真軟件；（至少需提供PC端及移動(dòng)端網(wǎng)頁登錄、設(shè)備選擇、實(shí)驗(yàn)操作等多方面介紹，需展示以下仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需求課程），為了方便隨時(shí)隨地線上學(xué)習(xí)，

（1）三維環(huán)境及模型技術(shù)要求

配套主要設(shè)備模型：電機(jī)與電力電子實(shí)驗(yàn)裝置，配套儀表測(cè)量掛件、配套電源模塊、配套可調(diào)電阻器、變壓器、電抗器、晶閘管模塊、電機(jī)調(diào)速模塊、交流調(diào)壓模塊等。

（2）模型要和真實(shí)供貨硬件設(shè)備按照 1:1 比例制作，學(xué)生可在仿真環(huán)境里進(jìn)行自由接線及其它實(shí)驗(yàn)內(nèi)容拓展，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)等，需設(shè)置打分功能；軟件具有自動(dòng)判斷功能。

（3）至少具備以下功能模塊需求：

①、實(shí)驗(yàn)說明：通過軟件介紹仿真實(shí)驗(yàn)的組成模塊，操作方法，以及計(jì)分規(guī)則；

②、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^簡單的測(cè)試，讓學(xué)生明白本次仿真實(shí)驗(yàn)的目的；

③、實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的了解，讓學(xué)生選擇出正確的實(shí)驗(yàn)原理圖；

④、設(shè)備選擇：熟悉實(shí)驗(yàn)中用到的設(shè)備，從眾多混淆選項(xiàng)中選出本次實(shí)驗(yàn)所需要的設(shè)備；

⑤、實(shí)驗(yàn)連線：根據(jù)試驗(yàn)原理圖練習(xí)線路連接，可對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行換色、刪除、清空操作；

⑥、設(shè)備仿真：根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書來操作相應(yīng)的按鈕，顯示數(shù)據(jù)和動(dòng)作，達(dá)到仿真學(xué)習(xí)的目的；

⑦、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：把實(shí)驗(yàn)仿真中得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入對(duì)應(yīng)的表格中，并生成實(shí)驗(yàn)記錄；

⑧、實(shí)驗(yàn)成績：實(shí)驗(yàn)全部完成之后可以查看各個(gè)模塊實(shí)驗(yàn)得分；

⑨、軟件具備學(xué)籍注冊(cè)功能。

（4）仿真軟件需包含但不限于以下實(shí)驗(yàn)，提供仿真軟件源代碼，支持用戶自行開發(fā)：

1）電機(jī)3D仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：①、單相變壓器空載、負(fù)載、短路實(shí)驗(yàn)；②、三相變壓器空載、負(fù)載、短路實(shí)驗(yàn)；③、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)實(shí)驗(yàn)；④、直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性、調(diào)速、能耗制動(dòng)實(shí)驗(yàn)；⑤、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)空載特性、外特性、調(diào)整特性實(shí)驗(yàn)；⑥、并勵(lì)發(fā)電機(jī)自勵(lì)、外特性實(shí)驗(yàn)；⑦、三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)空載、短路、負(fù)載、能耗制動(dòng)、空載損耗實(shí)驗(yàn)。

2）電力電子3D仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：①、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)速；②、三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；③、三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)；④、單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)；⑤、直流斬波電路的性能研究：Zeta斬波電路、Sepic斬波電路、Cuk斬波電路、升降壓斬波電路、升壓斬波電路、降壓斬波電路；⑥、雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速實(shí)驗(yàn)；⑦、雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；⑧、單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；⑨、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；⑩、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；?、單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)。

四、設(shè)備配置

1、示波器

2、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線：每套設(shè)備配有四色、不同長度實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線，里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸優(yōu)良。（不存在任何觸電的可能）

五、設(shè)備可完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、傳統(tǒng)電力電子實(shí)驗(yàn)

（1）IGBT的認(rèn)識(shí)與特性實(shí)驗(yàn)（包含驅(qū)動(dòng)）；

（2）直流斬波電路的性能研究（六種典型線路）

1）降壓斬波電路(Buck Chopper)

2）升壓斬波電路(Boost Chopper)

3）升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)

4）Cuk斬波電路

（3）三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

（4）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

（5）三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

2、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

（1）晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測(cè)定實(shí)驗(yàn)

（2）晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試

（3）單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

3、變頻器調(diào)速實(shí)驗(yàn)

（1）變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作；

（2）變頻器報(bào)警與保護(hù)功能；

（3）變頻器外部端子點(diǎn)動(dòng)控制；

（4）變頻器控制電機(jī)運(yùn)行時(shí)間操作；

（5）變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行；

（6）外部模擬量（電壓/電流）變頻調(diào)速、多段速度選擇變頻調(diào)速；

（7）三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速；

4、數(shù)字電源相關(guān)實(shí)驗(yàn)

5、線上電力電子仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)