THPDD1型电力电子技术实习装置.docx

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THPDD1型电力电子技术实习装置

THPDD-1型电力电子技术实训装置

实训装置简介

1-1控制屏介绍及操作说明

一、特点

（1）实训装置采用组件结构，可根据不同实训内容进行自由组合，故结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，能在一套装置上完成《电力电子技术》、《自动控制系统》等课程所开设的主要实训项目。

（2）实训装置占地面积小，节约实训室用地，无需设置电源控制屏、电缆沟、水泥墩等，可减少基建投资；实训装置只需三相四线的电源即可投入使用，实训室建设周期短、见效快。

（4）装置布局合理，外形美观，面板示意图明确、清晰、直观；实训连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电设备，造成该设备损坏；电路连接方式安全、可靠、迅速、简便；除组件外，还设置有实训桌，桌面上可放置示波器、工具等实训仪器，操作舒适、方便。

实训台底部安装有轮子和不锈钢固定调节机构，便于移动和固定。

（5）电源组件设有漏电保护和过流保护装置，切实有效保护操作者的人身安全，为开放性的实训室创造了前提条件。

（6）组件面板分为三种接线孔，强电、弱电及波形观测孔，三者有明显的区别，不能互插。

（7）实训线路选择紧跟教材的变化，完全配合教学内容，满足教学大纲要求。

二、技术参数

（1）输入电压三相四线制380V±10%50±1Hz

（2）工作环境环境温度范围为-10～40℃，相对湿度≤85%（25℃），海拔≤4000m

（3）装置容量：

≤1.5kVA

（4）外形尺寸：

长×宽×高=1572㎜×724㎜×1516㎜

三、各组件功能介绍

以组件的编号次序分别介绍其使用方法，并简单说明其工作原理和单元电路原理图。

PDD02组件（功率二极管组件）

提供七个二极管和一个钮子开关，可作为普通的整流二极管来使用，面板如上图所示，也可用做晶闸管实训带电感性负载时所接的续流二极管,利用钮子开关可对整流电路做故障模仿或作为其它电路的开关。

注意：

由于该二极管工作频率不高，故不能将此二极管当快速恢复二极管使用，二极管参数为：

反向峰值电压为1000V，最大整流电流为3A。

PDD03组件（晶闸管组件）

该组件提供6只单向晶闸管（型号为KP5A-10），其面板如上图所示。

利用该组件可做可控整流等实训内容。

PDD04组件（双向晶闸管组件）

该组件装有3只双向晶闸管（型号为Z0409MF）最大耐压600V，最大电流4A，其面板如上图所示。

可做单相调压实训。

PDD05组件（新器件特性组件）

该组件装有GTR（大功率晶体管）、MOSFET（功率场效应晶体管）、IGBT（绝缘双极性晶体管）三种功率器件。

与PDY01、PDD10等组件配合使用，可完成GTR、MOSFET、IGBT的特性实训，测定新器件的特性曲线；与PDD20、PDD23等组件配合使用，可完成IGBT、MOSFET、GTR的驱动及保护实训。

PDD06组件（三相芯式变压器组件）

该组件由三相心式变压器组成，面板如图所示。

三相心式变压器作为逆变变压器使用，在三相桥式、单相桥式有源逆变电路实训中要使用该组件。

该变压器有1套副边绕组，原、副边绕组的相电压为127V/63.5V。

（如果Y/Y接法，则线电压为220V/110V）

PDD07组件（同步变压器组件）

该组件由钮子开关和3个同步变压器组成，主要用于给TC787提供同步信号。

钮子开关起保护作用，可以方便的控制电源的接通与关断；三相同步变压器有24种接法,可以根据不同实训要求组合同步变压器,可得到12种不同相位的次级电压（用钟点数表示）。

PDD08组件（灯组负载组件）

该组件由三个250V/4A灯座组成，可接220V/25W灯泡作电阻性负载使用。

配合PDD22、PDD23做半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路实训。

PDD09组件（电抗器、变压器组件）

该组件由电抗器和变压器组成。

电抗器有100mH、200mH、500mH、700mH共4档，在桥式整流电路中，作感性负载使用，起限流、平波的作用；在逆变电路中，串联于直流侧，起，比缓冲无功能量的作用。

变压器可组成单相不可控全波整流电路使用，提高整流效率（UR＝0.9u2比半波整流时大一倍）。

如下图：

PDD10组件（给定及电压指示组件）

电压给定的原理图如面板所示。

电压给定由两个电位器RP1、RP2及两个钮子开关S1、S2组成。

S1为正、负极性切换开关，输出的正、负电压的大小分别由RP1、RP2来调节，其输出电压范围为0～士l5V，S2为输出控制开关，打到“运行”侧，允许电压输出，打到“停止”侧，则输出恒为零。

按以下步骤拨动S1、S2，可获得以下信号：

将S2打到“运行”侧，S1打到“正给定”侧，调节RP1使给定输出一定的正电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从正电压突跳到0V的阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧，此时可获得从0V突跳到正电压的阶跃信号。

将S2打到“运行”侧，S1打到“负给定”侧，调节RP2使给定输出一定的负电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从负电压突跳到0V的阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧，此时可获得从0V突跳到负电压的阶跃信号。

将S2打到“运行”侧，拨动S1，分别调节RP1和RP2使输出一定的正负电压，当S1从“正给定”侧打到“负给定”侧，得到从正电压到负电压的跳变，反之得到从负电压到正电压的跳变。

元件RP1、RP2、S1及S2均安装在组件的面板上，方便操作。

此外由一只3位半的直流数字电压表指示输出电压值。

注意：

不允许长时间将输出端接地，特别是在输出电压比较高的时候，可能会将RP1、RP2烧坏。

PDD11组件（交流电参数表组件）

交流电参数表组件提供三位半的交流电压表一块，交流电流表两块，用于测量交流电路的电压和电流。

电压表量程分为0-500V一个档位，电流表量程为0-2000mA与2-5A两个档位，在测量时若数码管首位显示数字1，说明我们选择的量程档位小于实际测量的电压或电流值，此时应切换到正确的大量程档位。

PDD12组件（直流电参数表组件）

直流电参数表组件提供三位半的数字直流电压表一块，数字直流电流表两块，用于测量直流电路的电压和电流大小。

电压表量程分为0-1000V一个档位，电流表量程为0-200mA与0.2-5A两个档位，在测量时若数码管首位显示数字1，说明我们选择的量程档位小于当时所测量的电压或电流值，此时应切换到正确的大量程档位。

PDD20组件（直流斩波控制电路）

该组件由斩波主电路图和控制电路构成，和PDD21、PDD02等做直流斩波实训。

通过对PDD21主电路元器件的自由组合，可构成降压斩波电路（BuckChopper）、升压斩波电路（BoostChopper）、升降压斩波电路（Boost-BuckChopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路与Zeta斩波电路六种电路实训。

1、主电路接线图

包括六种电路实训详细接线图，在实训过程中按原器件标号进行接线。

2、控制电路及脉宽调节电位器

PWM发生器由SG3525构成，具体原理见实训部分。

调节“PWM脉宽调节电位器”改变输出的触发信号脉宽。

PDD21组件（斩波主电路元器件组件）

该组件是斩波主电路元器件组件，主要是和PDD20完成直流斩波实训，实训中所用器件包括电容、电感、二极管、IGBT管。

PDD22、PDD23组件（半桥型开关稳压电源实训）

PDD22组件是开关稳压电源主电路，PDD23组件是开关稳压电源的控制电路，它们主要完成半桥型开关稳压电源的性能研究，操作说明详见半桥型开关稳压电源实训内容。

PDD24组件（单相交流调功电路）

该组件完成单相交流调功电路实训，面板如上图所示。

1．交流调功电路

交流调功电路由555和4066构成触发电路，触发双向晶闸管，触发角度由周波控制电位器决定。

2.灯座

灯座供交流调功电路负载用。

PDY-25组件（磁盘电阻组件）

该组件包括两个900Ω可调磁盘电阻，作为整流、逆变等电路的负载用。

PDD25组件（调光电路组件）

该组件由触发电路、受控器件（双向晶闸管）和负载（灯泡）组成。

该组件的功能是通过旋转电位器RP1实现对灯泡负载的亮度控制。

RC回路经过单结晶体管BT33和脉冲变压器不断地进行充放电，调节电位器RP1可改变充放电的周期，由此产生的脉冲列加到双向晶闸管的门极，实现了对输出负载（灯泡）的调压（调光）控制。

PDD31组件（单结晶体管触发电路组件）

该组件用来完成单结晶体管触发电路的实训，它利用单结晶体管（又称双基极二极管）的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，挂箱面板如上图所示。

电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。

PDD32组件（TCA785触发电路组件）

教科书上讲述的晶闸管集成触发电路，如KC04、KC05等，在目前工业现场已很少使用了。

工业现场正在使用新型晶闸管集成触发电路，主要有西门子TCA785，与KC04等相比它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度好，移相范围更宽，同时它输出的脉冲可以人为自由调节。

锯齿波斜率由电位器RP1调节，RP2电位器调节晶闸管的触发角。

锁紧电位器RP1、RP2均安装在面板上，所有的测试信号都在面板上引出。

PDD33组件（TC787触发电路组件）

TC787和TC788是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新集成移相触发集成电路而设计的单片集成电路。

它可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和变流装置。

它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ（或KC）系列移相触发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ（或KC）系列集成电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便、使用可靠，只需一只这样的集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ（3只KJ004、1只KJ041、1只KJ042）（或KC）系列器件组合才能具有的三相移相功能。

因此TC787、TC788可广泛应用于三相半控、三相全控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统，从而取代TCA785、KJ004、KJ009、KJ041、KJ042等同类电路，为提高整机寿命、缩小体积、降低成本提供了一种新的、更加有效的途径。

经过功放电路放大的触发脉冲，通过专用的导线将输出端连接至相应的晶闸管的门极和阴极，详细的接口情况见实训内容。