電力電子與電力牽引實(shí)驗(yàn)臺(tái)，軌道電力牽引實(shí)訓(xùn)臺(tái)
2024-11-03 09:42
電力電子與電力牽引實(shí)驗(yàn)臺(tái)
一、概述電力電子與電力牽引實(shí)驗(yàn)設(shè)備用于城市軌道車輛電力牽引與控制綜合實(shí)驗(yàn)，以及電力電子技術(shù)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，精心研制而成。在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價(jià)比高。
(圖1：實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)參考圖，具體以實(shí)物配置為準(zhǔn)）
二、特點(diǎn)1、綜合性強(qiáng)：電力電子與電力牽引實(shí)驗(yàn)裝置綜合了目前國(guó)內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2、適應(yīng)性強(qiáng)：能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進(jìn)程作有機(jī)的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)驗(yàn)，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性強(qiáng)：從專用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專用導(dǎo)線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配套。
4、直觀性強(qiáng)：各實(shí)驗(yàn)掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護(hù)方便。
5、科學(xué)性強(qiáng)：裝置占地面積少，節(jié)約實(shí)驗(yàn)用房，減少基建投資；配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù)；小電機(jī)耗電省，節(jié)約能源，實(shí)驗(yàn)噪聲小，整齊美觀，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)合理，除了加深理論知識(shí)外還可結(jié)合實(shí)際開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
6、開放性強(qiáng)：控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護(hù)等功能，使用安全可靠；由于整套裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造了條件。
7、先進(jìn)性強(qiáng)：本裝置著重從新器件高度來(lái)考慮，在保留了晶閘管實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動(dòng)以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)新器件有足夠的認(rèn)識(shí)和了解，緊跟時(shí)代步伐。
三、適用范圍
電力電子與電力牽引實(shí)驗(yàn)裝置涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的"電力電子技術(shù)(或稱半導(dǎo)體變流技術(shù))"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機(jī)控制"、"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"及"控制理論"等專業(yè)課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
四、技術(shù)性能
1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10％ 50HZ)
2、工作環(huán)境: 溫度-10℃——+40℃ 相對(duì)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(guò)載保護(hù)，通過(guò)安全隔離變壓器輸出）。
（2）高壓直流電源
勵(lì)磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護(hù)功能。
（3）指針式儀表：
交流電壓表一只：可通過(guò)其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓。
(4)數(shù)字式儀表
A.智能型真有效值交流數(shù)字電流表1只（0-5A）
B.智能型真有效值交流數(shù)字電壓表1只（0-500V）
C.數(shù)字直流電壓表1只（0-500V）。
D.數(shù)字直流電流表1只（0-5A）。
（5）人身安全保護(hù)體系
三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(guò)三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離。
電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。
實(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接線及插座分開，不能混插。強(qiáng)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(tǒng)
智能電源管理系統(tǒng)具有過(guò)溫、短路、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、失壓、功率限定；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時(shí)，防止漏電保護(hù)器合閘，造成觸電危險(xiǎn)；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時(shí)，不能人為上電，只能通過(guò)遠(yuǎn)程清除故障后，才能上電成功；能通過(guò)無(wú)線4G和有線以太網(wǎng)與手機(jī)APP和PC端云平臺(tái)通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨(dú)立運(yùn)行。
2.實(shí)驗(yàn)桌
1）實(shí)訓(xùn)桌采用四個(gè)工業(yè)鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調(diào)節(jié)腳，方便高度調(diào)節(jié)，主體結(jié)構(gòu)通過(guò)左、右各2個(gè)C字形鋁壓成型構(gòu)件聯(lián)接，臺(tái)面高度約800mm，桌面板下設(shè)支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業(yè)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(nèi)適用工業(yè)鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構(gòu)件為左、右對(duì)稱件，采用壓鑄成型工藝，經(jīng)機(jī)加工、拋丸、噴砂，表面藍(lán)色靜電噴涂工藝。
2）實(shí)訓(xùn)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(jí)；
3）實(shí)訓(xùn)儲(chǔ)物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結(jié)構(gòu)，表面靜電噴涂；柜體設(shè)有雙門柜用于放置實(shí)訓(xùn)掛箱，設(shè)有二個(gè)抽屜用于放置實(shí)訓(xùn)導(dǎo)線和指導(dǎo)書等。
3.DL-3固定電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
4.DL-04三相可調(diào)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(shè)有保護(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口）。
6.DL-06三相晶閘管觸發(fā)電路
提供三相觸發(fā)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(jī)調(diào)速控制模塊
提供以下模塊：給定（帶數(shù)顯）、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換（FBS）、調(diào)節(jié)器II、反號(hào)器（AR）、電流變換（FBC）。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的比例增益由電位器調(diào)節(jié)。
8.DL-08可調(diào)電阻器，電容器
提供耐壓AC100V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1——11.37uF，0——999KΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組。
9.DL-09單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載
提供了0——250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供可調(diào)電源；一個(gè)整流濾波電路以及0——90Ω/1.3A（串聯(lián)），為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。
10.DJ-01直流發(fā)電機(jī)（DC220V，240W）
11.DJ-02 直流并（他）勵(lì)電動(dòng)機(jī) （DC220V，185W），
12.DJ-03 三相線繞式異步電動(dòng)機(jī) （220V，Y接法）
14.DL-10實(shí)驗(yàn)連接線：根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線，包括強(qiáng)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(huán)H橋調(diào)速系統(tǒng)
根據(jù)城市軌道車輛系統(tǒng)，構(gòu)造等比例參數(shù)匹配的軌道車輛直流雙閉環(huán)H橋調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)四個(gè)橋臂的觸發(fā)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)可逆直流他勵(lì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)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(diào)節(jié)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(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器組成，并通過(guò)速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行在給定的轉(zhuǎn)速下。
16.DL-02 城市軌道車輛交流電機(jī)控制電路
通過(guò)實(shí)勘城市軌道車輛電力牽引系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)相應(yīng)負(fù)載及對(duì)應(yīng)工況，用來(lái)實(shí)現(xiàn)1）SPWM波形成的過(guò)程；
2）變頻電路在不同負(fù)載時(shí)的工作情況和波形。
六、本裝置能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（一）電力電子技術(shù)
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(shí)驗(yàn)
4．三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)
5.三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
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(diào)速實(shí)驗(yàn)
1．晶閘管直流調(diào)速主要單元的調(diào)試
2．不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究
3．帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
4．轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
5.城市軌道車輛直流雙閉環(huán)H橋調(diào)速系統(tǒng)
根據(jù)城市軌道車輛系統(tǒng)，構(gòu)造等比例參數(shù)匹配的軌道車輛直流雙閉環(huán)H橋調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)四個(gè)橋臂的觸發(fā)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)可逆直流他勵(lì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)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(diào)節(jié)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(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅(qū)動(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器組成，并通過(guò)速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行在給定的轉(zhuǎn)速下。
（三）交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（交流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)）
1．雙閉環(huán)三相繞線異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
2.城市軌道車輛交流電機(jī)控制電路通過(guò)實(shí)勘城市軌道車輛電力牽引系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)相應(yīng)負(fù)載及對(duì)應(yīng)工況，用來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1）SPWM波形成的過(guò)程；
2）變頻電路在不同負(fù)載時(shí)的工作情況和波形。