SBDQ-2D型電力電子及電機拖動綜合實驗平臺
一、概述
電力電子及電機拖動綜合實驗平臺、電力電子及電機拖動綜合實驗裝置是集眾多國內外廠家的優點，精心研制、改進而成的新一代實驗設備。依據高等院校《電機學》，《電機與拖動》，西安交通大學王兆安教授等編著的《電力電子技術》（第五版）實驗大綱要求進行設計。涵蓋了"電機學" 、"電機與變壓器" "電機與拖動""電力電子技術"、"直流調速"等專業課程所開設的實驗項目。特別適用于高等院校現有的電機、電力電子技術及電氣控制實驗設備的更新改造，同時也為中等專業學校、職業技術學院等新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課提供了理想的實驗設備，為教師或研究生開發新實驗或進行科學研究工作提供良好的實驗條件。
（部分掛件示例）
二、電力電子及電機拖動綜合實驗裝置特點
1、綜合性強 本裝置掛件配齊時可完成目前國內各類院校電機，電力電子及電氣控制學科課程的全部實驗項目。
2、適應性強 能滿足各類學校相應課程的實驗教學，實驗的深度與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地結合。裝置采用組件式結構，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 從儀器儀表、專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線等均配套齊全，配套部件的性能、規格等均密切結合實驗的需要進行配置。
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；電氣控制實驗，內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外，還為學生走向社會打下良好的基礎；
6、開放性強 控制屏供電隔離（浮地設計），并設有外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，使用方便；各測量儀表均有保護功能。整套裝置經過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠工藝作為保障，產品性能優良，所有這些均為開放性實驗創造了條件，有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。
三、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℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 300Kg
5、外形尺寸：1870×700×1580mm3
四、裝置的基本裝備
1、DQ01電源控制屏(鐵質噴塑結構，鋁質面板)
(1) 交流電源：提供三相0～450V可調交流電源，同時可得到單相0～250V可調電源(配有一臺三相同軸聯動自耦調壓器（規格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點)。可調交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關指示三相電網電壓和三相調壓電壓。
(2) 高壓直流電源兩路
提供220V(0.5A)勵磁電源及0～250V(3A)連續可調穩壓電樞電源各一組，并設有直流數顯電壓表及切換開關。
(3) 人身安全保護體系
設有三相隔離變壓器一組(三相電源經鑰匙開關、接觸器后，到隔離變壓器，再經三相調壓器輸出)，使輸出與電網隔離，對人身安全起到一定的保護作用；
設有電流型漏電保護器，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，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。
(4) 儀表保護體系
設有多只信號插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警并切斷電源，對儀表起到良好的保護作用。
（5）實驗管理器：具有設定時間、到時報警、切斷電源及記錄各種告警次數等功能。
(6) 控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛儀表及實驗部件。凹槽底部設有多個小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用。控制屏兩側設有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DK02實驗桌：實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，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，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統及數顯轉速表。包括測速系統及固定電機的導軌等。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、電機與測功機之間很好的連接，電機運行噪聲小，實驗參數典型，能較好滿足實驗要求。
4、DQ05三相組式變壓器（三只相同的單相變壓器組成，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07直流復勵發電機（（Un=DC200V ， IN=0.5A ， PN=100W ， n=1600RPM ，絕緣等級E ）
6、DQ09直流并勵電動機（（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
7、DQ10三相鼠籠式異步電動機（Un= AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）
8、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）
9、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱：提供0、2、5、15、35五檔同軸聯調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
10、DQ14 三相同步電機：作為發電機使用時PN（W）=170W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.45A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=14V，IfN（A）=1.2A，絕緣等級E級。（作為電動機使用時，PN（W）=90W，UN(V)=220（Y），IN(A)= 0.35A， nN(r/min)= 1500，UfN（V）=10V，IfN（A）=0.8A，絕緣等級E級。
11、DQ15單相電容起動異步電動機（AC220V，轉速 1400 RPM，功率90W ,電流1.45A，啟動電容35uF ，絕緣等級E）
12、DQ19校正直流測功機（（Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min，絕緣等級E）即可作電動機又可作測功機，做電動機使用時，可作為發電機的原動機，也可用于拖動電動機完成四象限測試；作測功機使用時，由于電機經特殊設計，容量是被測電機的2～3倍，并經精密儀器校正，能很好的完成被測電機的加載輸出轉矩的測試。
13、DQ22直流數字電壓、毫安、安培表(三只)直流數顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍0-300V。手動量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能，還具有超量程報警指示等功能。直流數顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能，還具有超量程報警指示等功能。直流數顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數顯，精度為0.5級，還具有短路保護功能。
14、DQ25單三相智能型功率、功率因數表：由24位專用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監控軟件來加強分析能力。能同時測量兩路單相功率P1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測量三相總功率）。功率測量精度為1.0級，功率因數測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），并可存儲測量數據，供隨時查閱。
15、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤電阻)
16、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)
17、DQ29可調電阻器、電容器：提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。
18、DQ31波形測試及開關板：由變壓器波形測試部分和兩個三刀雙擲開關、一個雙刀雙擲開關組成。
19、DQ32旋轉燈、并網開關、同步機勵磁電源：由并網用的三組相燈<黃、綠、紅各兩只>,一組并網開關和一組同步機勵磁電源<5～40V/2.5A可調>組成。
20、DQ44數/模交流電流表：由數字交流電流表和指針式精密交流電流組成。 測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，四位數碼顯示。指針式精密交流電流表一只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應的刻度線），測量范圍0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四檔，精度1.0級，直鍵開關切換，設有超量程指示，告警等功能。
21、DQ45數/模交流電壓表：由數字交流電壓表和指針式精密交流電壓表組成。指針式精密交流電壓表1只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應的刻度線），測量范圍0～500V，分10V、30V、100V、300V、500V五檔，輸入阻抗1MΩ，精度1.0級，直鍵開關切換，每檔均有超量程告警、指示等功能。
22、DK03晶閘管主電路：提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信號進行觸發（留有觸發脈沖輸入接口）。另外有一組平波電抗器（100mH、200mH和700mH）和一組續流二極及精度1.0級帶鏡面指針±300V的直流電壓表、精度1.0級帶鏡面指針±2A的直流電流表，兩表均為正負顯示。
23、DK04三相晶閘管集成觸發電路：提供三相晶閘管觸發電路、功放電路等，與DK03配套使用。設有觸發脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調節觀察孔等。
24、DK05 單相晶閘管觸發電路實驗：提供單結晶體管、正弦波觸發電路，鋸齒波同步移向、單相交流調壓觸發電路，TCA785集成觸發電路
25、DK07直流斬波實驗：根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內容而設計的；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。可完成教材中降壓斬波電路（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、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。
26、DK08給定及實驗器件：提供給定（±15V可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管等。
27、DK10可調電阻，電容箱：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。
28、DK12變壓器實驗：提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。
29、DK14單相交直交變頻原理：根據普通高等教育"九五"國家級重點教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術》(第五版)的相關內容進行開發，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管專用集成驅動芯片的特點及其使用。能完成如下實驗項目：1、SPWM波形成的過程；2、交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感和電機）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管專用集成驅動芯片的工作特性。
30、DK19半橋型開關穩壓電源：提供了半橋型開關穩壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案。可完成"開關電路在開環與閉環下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內容。
31、實驗連接線/易損配件/導線架：采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線，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、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸優良。
32、電工電子電拖及自動控制技能鑒定仿真軟件：
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。
33、配套輔助教學數字資源1套
★(1）電機與變壓器仿真教學軟件
電機與變壓器仿真教學軟件依據《職業院校數字校園建設規范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關專業教學大綱而設計，選取典型的電機與變壓器，圍繞其核心知識點和技能點展開，兼顧教師的課堂教學，力爭達到軟件的職業性、情境性、過程性、交互性的相互交融。
本軟件包括功率電機、控制電機、信號電機和變壓器4個實訓單元，共18個典型的實訓項目，每個實訓項目下設有外形結構、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應用、考考你等數目不等實訓任務。
本軟件既可支持教師的課堂演示教學，亦可支持學生進行課前預習，重點支持學生在理論課后進行的自主仿真實訓，并可在此基礎上實現技能考核。
★（2）電力拖動仿真教學軟件
本產品依據中華人民共和國勞動和勞動安全行業標準（LD/T81.1-2006）《職業技能實訓和鑒定設備通用技術規范》與教育部有關專業教學大綱而設計，內容包括三相異步機單向轉動控制等30個實訓項目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實訓項目，每個項目又根據需要設有實訓目的、實訓器件、實訓電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運行、通電運行、故障排除等多種訓練任務。軟件以技能為核心，項目為引領、任務為驅動，職場環境為背景，操作步驟為主線，學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業性、情境性、過程性、交互性于一身，性價比極高。為職業教育與技能實訓、鑒定信息化、現代化提供了不可或缺的豐富資源。
★（3）機床電氣線路仿真教學軟件
軟件以實際工程項目為主線，以施工任務為引領，突出技能訓練；強調職場場景，全部訓練在三維場景下進行；重視教學設計，不同的知識單元含有諸如器材、接線、仿真操作等技能訓練教學模塊。軟件采用三維可視化控制與數據庫技術而制作，具有很強的技術性、職業性、情景性、過程性與互動性。軟件設有操作提示，可供學習者自行仿真訓練。
本系統畫面美觀、導航清楚、操作簡單、實訓單元設置合理、仿真效果突出，具有很強的情境性、過程性、交互性和智能性，是集助教、助學的一款不可多得的仿真軟件。包含五大實訓項目：CA6140車床、Z37鉆床、M7130磨床、X62W銑床。
★（4）電工作業培訓教學軟件（正版軟件，便于升級，具有軟件著作權）
本產品依據中華人民共和國勞動和勞動安全行業標準（LD/T81.2－2006）《"維修電工"職業技能實訓和鑒定設備技術規范》與教育部有關專業教學大綱而設計研制，包含電工初步（電工基礎、電工儀表、導線連接、安全用具、安全標志）、基本操作（低壓電器、電機與變電器、照明電路、電子技術）、風險排除（滅火器類型、滅火器使用）、觸電急救（觸電方式、防護措施、接地與接零、心肺復蘇）4大模塊，15個實訓單元，72個實訓項目。
五、實驗項目
（一） 電機拖動基礎實驗
1、直流電機實驗：
（1）認識實驗
（2）復勵直流發電機
（3）并勵直流電動機
（4）直流他勵電動機四象限機械特性
2、變壓器實驗：
（1）單相變壓器
（2）三相變壓器
（3）三相變壓器的聯接組和不對稱短路
（4）三相三線圈芯式變壓器
（5）單相變壓器的并聯運行
（6）三相變壓器的并聯運行
3、異步電機實驗：
（1）三相異步電動機的工作特性
（2）三相異步電動機的起動與調速
（3）單相電容起動異步電動機
（4）三相鼠籠/繞線式異步電機的M－S曲線的測繪
（5）三相異步電機在各種運行狀態下的機械特性
4、同步電機實驗
（1）三相同步發電機的運行特性
（2）三相同步發電機的并聯（網）運行
（3）三相同步電動機的運行特性
（4）三相同步電機參數的測定
（二） 電力電子技術實驗
5、電力電子技術（晶閘管整流部分）
（1）單結晶體管觸發電路
(2) 正弦波同步移相觸發電路
（3）鋸齒波同步移相觸發電路實驗
（4）西門子TC785移相觸發電路實驗
（5）單相半波可控整流電路實驗
（6）單相橋式半控整流電路實驗
（7）單相橋式全控整流電路實驗
（8）單相橋式有源逆變電路實驗
（9）三相半波可控整流電路的研究
10）晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
11）三相橋式半控整流電路實驗
12）三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
13）單相交流調壓電路實驗
14）三相交流調壓電路實驗
7、電力電子技術（全控型電力電子器件特性部分）
1）功率場效應晶體管(MOSFET)的主要參數測量
2）功率場效應晶體管(MOSFET)的驅動電路研究
3）絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅動電路的研究
5）電力晶體管（GTR）的特性研究
6）SCR特性的研究
8、電力電子技術（全控型器件典型線路部分）
1）直流斬波電路（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路）
2）單相正弦波(SPWM)逆變電路實驗
3）半橋型開關穩壓電源的性能研究
六、 電力電子及電機拖動綜合實驗平臺配置清單
序號 | 編號 | 名稱 | 單位 | 數量 |
1 | DQ01 | 電源控制屏 | 套 | 1 |
2 | DQ02 | 實驗桌 | 張 | 1 |
3 | DQ03-1 | 固定電機導軌、測速系統及轉速表 | 套 | 1 |
4 | DQ05 | 三相組式變壓器 | 件 | 1 |
5 | DQ07 | 直流復勵發電機 | 件 | 1 |
6 | DQ09 | 直流他（并）勵電動機 | 臺 | 1 |
7 | DQ10 | 三相鼠籠式異步電動機 | 臺 | 1 |
8 | DQ11 | 三相線繞式異步電動機 | 臺 | 1 |
9 | DQ14 | 三相同步電機 | 臺 | 1 |
10 | DQ15 | 單相電容起動異步電機 | 臺 | 1 |
11 | GDQ12 | 三相線繞異步電機啟動調速電阻箱 | 件 | 1 |
12 | DQ19 | 校正直流測功機 | 臺 | 1 |
13 | DQ22 | 直流數字電壓、毫安、安培表（三只表）（注：按實驗要求每套需配2件） | 件 | 2 |
14 | DQ25 | 單/三相智能功率、功率因數表 | 件 | 1 |
15 | DQ26 | 三相可調電阻器（每組90Ω*2/1.3A） | 件 | 1 |
16 | DQ27 | 三相可調電阻器（每組900Ω*2/0.41A） | 件 | 1 |
17 | DQ29 | 可調電阻器、電容器 | 件 | 1 |
18 | DQ31 | 波形測試及開關板 | 件 | 1 |
19 | DQ32 | 旋轉燈，并網開關，同步機勵磁電源 | 件 | 1 |
20 | DQ44 | 數/模交流電流表 | 件 | 1 |
21 | DQ45 | 數/模交流電壓表 | 件 | 1 |
22 | DK03 | 晶閘管主電路 | 件 | 1 |
23 | DK04 | 三相晶閘管觸發電路 | 件 | 1 |
24 | DK05 | 單相晶閘管觸發電路 | 件 | 1 |
25 | DK07 | 直流斬波電路實驗 | 件 | 1 |
26 | DK08 | 給定及實驗器件 | 件 | 1 |
27 | DK10 | 可調電阻，電容箱 | 件 | 1 |
28 | DK11 | 單相調壓與可調負載 | 件 | 1 |
29 | DK12 | 變壓器實驗 | 件 | 1 |
30 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 件 | 1 |
31 | DK19 | 半橋型開關穩壓電源 | 件 | 1 |
32 |
| 實驗連接線/易損配件/導線架等 | 套 | 1 |
33 |
| 示波器探頭配套強電實驗掛鉤 | 只 | 2 |
34 |
| 電工電子電拖及自動控制技能鑒定仿真軟件 | 套 | 1 |
