一、 概述

“SYDDZ-02型电力电子技术及电机控制实验装置” 综合了目前我国高等院校《半导体变流技术》《电力电子技术》《自动控制系统》《直流调速系统》《交流调速系统》《电机控制》等课程所开设的实验实训项目。本装置吸收了国内、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。

二、 特点

1装置采用小单元挂箱积木式，小型轻便方便灵活，结构紧凑。可根据不同实验内容进行组合，功能齐全，综合性能好，一体化程度高。

2 装置布局合理，外形美观，连接线可靠，经久耐用，强电接线用安全型接插件，整个装置高度绝缘，面板示意图明显直观。

3 实验线路完全根据教学内容，满足教学大纲要求，该装置分模拟和全数字控制两大部分。电力电子技术与直流调速系统以模拟为主，交流调速系统PWM直流斩波调速系统完全用数字控制。采用美国TI的DSP智能芯片以及IGBT新型电力电子元件——IPM智能模块。对提高学生动手能力及对新型控制方式的理解和实践有很大的帮助。

三、技术特性

1. 装置容量：≥1KVA 2. 电机容量：≤500W 3. 输入电源：三相五线 380V±10%、50HZ 4. 工作环境：环境温度 —5℃—40℃ 相对温度＜75% 5. 装置尺寸：长：1.8M，宽：0.9M ，工作台面：0.7M，总高度：1.6M

四、装置的配置

（一）实验单元内容 LY101：给定G与给定积分GI。 由给定环节 G及给定积分环节 GI组成。给定环节 G设有正负给定可调电位器及切换开关，并有一直流电压表指示。给定积分环节 GI对正负给定进行线性积分，使阶跃输入变为斜坡输入。 LY102：速度调节器 ASR、速度反馈 BS及零速封锁 DZS。 速度调节器 ASR对给定反馈两个量进行加法、减法、比例、积分、微分等运算。PI 参数由电阻及电容决定（可外接）。测速电压来自测速系统经过分压后的电压，在反馈环节中进行滤波取样，设有测速取样电位器。零速封锁DZS保证电机在停车状态下不会爬行，当转速给定电压及转速反馈电压同时为零时，封锁各调节器。 LY103：电流调节器ACR、电流反馈BC及反号器AR。 电流调节器ACR 的功能与转速调节器相同，主要是对给定反馈两个量进行加法、减法、比例、积分、微分等运算。PI 参数由电阻及电容决定（可外接）。电流反馈环节BC由阻容滤波，分压取样，电流反馈，电压的调节以及输出零电流检测电压等功能组成。反号器主要是对电流给定电压U1进行1：1倒相。 LY104：转矩电平检测 DPT、零电流电平检测 DPZ、逻辑控制、DLC。 转矩极性检测DPT主要对转矩极性进行鉴别，以控制可逆运行时开哪组桥。零电流检测也是一个电平检测，工作原理与转矩性检测类似。。DLC主要由逻辑判断电路、延时电路、逻辑保护电路、推β等环节组成。 LY1051：正反组三相脉冲移相电路 CTF和CTR。 三相脉冲移相触发电路，采用集成芯片KC04，以锯齿波移相的方式确定六个管子的脉冲，根据输入控制电压Uct的变化，改变晶闸管的控制角α或逆变角β。面板上有同步电压abc的观察孔，有锯齿波及双脉冲观察孔。本线路增加了 4066、4069 等芯片构成模拟电子开关以控制触发的形式，当开关拨向“双脉冲”时，该电路输出三相六路互差 60°的双窄脉冲，以实现一般整流电路或有源逆变电路所需触发控制，当开关拨向宽脉冲时，该电路输出三相六来后沿固定，前沿随α角改变的宽脉冲链，最大宽度近 180°，用于三相交流调压调速时两个反并联晶闸管的触发。 LY106：锯齿波移相电路 CTSA。 锯齿波移相触发电路GTSA单元主要用于电力电子技术课程中同步移相触发电路的实验以及单相整流或逆变电路实验。该线路与 LY105 不同的是以分立元件为主组成的电路它便于学生根据教课书测试各点波形，增强对电路理解。它由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成。 LY107：调节器外接电容单元 C。 为三组外接电容，主要用于 ASR、ACR、PI调节器外接电容 C，电容的数值可由琴键开关选择，共三组，其中二组电容在 0.1~4.7μF之间。 LY108：单相交流调压触发电路 GTV、正弦波触发电路 GTSI。 单相交流调压电路GTV采用 KC05 集成晶闸管移相触发器，具有线性好，移相范围宽控制方式简单、有失交保护和输出电流大等优点。正弦波移相触发电路GTSI主要用于电力电子技术课程中，正弦波移相触发电路的实验。 LY109：微机控制 PWM 交直流调速系统。 微机PWM 调速系统控制器，可用于 PWM 调速系统以及直流斩波电路实验。该单元以高速MCU为核心，配以一定的外围接口，具有数字显示，键盘设定，电位器给定和诸多信号显示，具有两路跟踪输出。与 PWM 主要电路配合使用，可实现全数字化交、直流调速实验。交、直流 PWM 调速系统采用一套硬件线路，只要改变系统控制软件（更换程序存储器） ，即可实现两类系统的控制，通过键盘可设定系统运行参数。 LY110：单结晶体管触发电路。 单结晶体管触发电路由单结晶体管 VT3，整流稳压环节，及由 VT1、VT2等组成的等效可变电阻等组成。 LY111：负载实验挂箱 负载实验挂箱分可变电阻器负载和灯泡负载二种，可变电阻式负载对于电流是连续性的，不能分段测定，灯泡式负载对于电流是断续性的，但可以分断测定。用户可根据不同的需求选择连续性和断续性。用户也可以按照自己的设想设计其它的负载挂箱来满足自己的实验要求。 LY112半桥型开关稳压电源模块 提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路中的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525，采用恒频脉宽调制控制方案。可完成“开关电路在开环与闭环下负载特性的测试”以及“电源电压波动对输出的影响”等实验内容。 LY113单相交直交变频原理 根据普通高等教育“九五”国家级重点教材，王兆安、黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的相关内容进行开发，用于展示交直交变频原理，主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用。

能完成如下实验项目：

1、SPWM波形成的过程；2、交直交变频电路在不同负载（电阻，电感和电机）时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；3、IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。 LY114直流斩波电路模块 该实验模块包括降压斩波电路和升压斩波电路两部分，提供斩波主电路和PWM触发电路。 LY115 新器件特性及驱动电路模块 提供MOSFET，IGBT电力电子新器件，并提供MOSFET，IGBT元器件的驱动与保护电路。 LY121：主回路控制单元。 输入三相五线电压经快速空气开关后送入整流变压器，输出三相交流线电压 。另外主回路起停电路及励磁直流供电也在该单元上。 LY122：测量仪表模块 为一组实验用表单元、69L17 交流电压表 300V，交流电流表 5A69C17 直流电压表±250V，直流电流表±5A及转速表±16V对应1600vpm有电位器调整其显示的转速。 LY123：二组可控桥 有正组桥Ⅰ，反组桥Ⅱ，两组三相六个管子组成的整流桥。可分别工作在整流或逆变状态。当有关晶闸管的保护系统出现开路时，对应氖泡将自动发光以示警示，停止实验。 LY124：电源及故障报警保护电路。 控制电源主要有±15V及 24V电源，在正常时，有相关指示灯指示。不控整流桥主要用于交流串级调速以及单相逆变电路实验。故障检测主要对缺相、过压、过流等故障进行检测，发生以上三种情况的任一种，系统将报警显示，同时输出推β信号，报警由蜂鸣器完成，当故障消失后须按复位键才可重新启动主回路。 LY125：交一直一交型式的 PWM数字控制主回路。 三相供电电源经不可控整流桥，变为恒定的直流电压，将该电压逆变后，可得到频率和幅值可调的交流电，也可变为幅值可调的直流电压，以驱动交流异步电机或直流电机，实现电机调速功能。该单元还具有故障保护、电流、转速、检测等功能。可以观察直流测电压波形 Ud（高压）；三相输出波形 Uu1、Uv1、Uw1（高压）；交流电U相电压波形和直流侧电流波形。

（二）实验电机组（同轴一体化） （1）直流电动机：500W、220V、1450r/min. （2）直流发电机：350W、220V、1450r/min. （3）绕线式交流异步电机：500W、220V、1450r/min. （4）直流测速发电机：CFY 型、1600 r/min、25V±10%。

（三）实验连接线 实验连接线：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。

五、装置可开设的实验项目

（一） 电力电子变流技术实验 1. 单相半波整流电路 2. 单相桥式整流电路 3. 单相桥式半控整流电路 4. 三相半波整流电路 5. 三相桥式整流电路 6. 锯齿波移相触发电路 7. 正弦波移相触发电路 8. 三相桥式有源逆变电路 9. 单相交流调压电路 10. 三相交流调压电路 11. 直流斩波电路（升压斩波，降压斩波）的性能研究 12. 半桥型电流控制脉宽调制开关稳压电路的研究 13. 单相SPWM逆变电路交直交变频的性能研究 14. 微机控制的 PWM 直流斩波电路 15. 功率场效应管（MOSFET）的性能研究 16. 功率场效应管（MOSFET）的驱动电路研究 17. 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的特性研究 18. IPM驱动电路和功率电路的研究。

（二）直流调速系统实验

1. 晶闸管直流调速系统参数和环节特性测定。 2. 晶闸管直流调速系统主要单元的分步调试。 3. 转速单闭环直流调速系统。 4. 转速电流双闭环直流调速系统。 5. 逻辑无环流可逆直流调速系统。 6. 微机控制的PWM直流斩波调速系统。 （三）交流调速系统实验 1. 双闭环三相异步电机调压调速系统。 2. 双闭环三相异步电机串级调速系统。 3. 微机控制的 PWM 交流变频调速系统（采用 SPWM 变压、变频和 SVPWM 空间矢量调制方法） 五、装置配置清单 代号 名称 备注 LY001 实验控制平台 必备件 LY002 实验桌 必备件 LY004 交直流实验机组（同轴一体化） 必备件 LY101 给定G与给定积分GI挂件 可选 LY102 速度调节器 ASR、速度反馈 BS及零速封锁 DZS。 可选 LY103 电流调节器 ACR、电流反馈 BC 及倒相器AR 可选 LY104 转矩电平检测 DPT、零电流电平检测 DPZ、逻辑控制DLC。 可选 LY105 正反组三相脉冲移相电路 可选 LY106 锯齿波单相触发电路挂箱 可选 LY107 调节器电容挂箱 可选 LY108 单相交流调压，正弦波触发挂箱 可选 LY109 全数字交直流调速系统挂箱 可选 LY110 单结晶体管触发电路。 可选 LY-111 灯箱负载挂箱 可选 LY112 半桥型开关稳压电源模块 可选 LY113 单相交直交变频原理 可选 LY114 直流斩波电路模块 可选 LY115 新器件特性及驱动电路模块 可选 LY121 主回路控制单元。 可选 LY122 测量仪表模块 可选 LY123 二组可控桥 可选 LY124 电源及故障报警保护电路 可选 LY125 交直交PWM 数字控制主回路 可选 LY06 实验电机机组（同轴一体化） 必备 实验连接线及配件一套 必备