FCDD-1B型电力电子及电机控制技术实训装置

一、概述

“FCDD-1B型电力电子技术及电机控制技术实训装置”依据高等院校新统编教材电力电子技术(第四版)(西安交通大学王兆安编着)、电力拖动自动控制系统（第三版）(上海大学陈伯时编着)等实训大纲的要求，吸收国内、外同类产品的优点，充分考虑了实训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、综合性强 本装置综合了目前国内各类学校电力电子、半导体变流、交直流调速、交流变频、电机控制、控制理论等实训项目。
  2、适应性强 能满足各类学校相应课程的实训教学，深度和广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机的结合，装置采用积木式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实训，只需添加部件即可，永不淘汰。
  3、整套性强 从专用电源、电机及其它实训部件到实训连接专用导线配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实训的需要进行配套。
  4、直观性强 各实训挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。
  5、科学性强 装置占地面积少，节约实训用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源，实训噪声小，整齐美观，改善实训环境；实训内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外还可结合实际开设设计性实训。
  6、开放性强 控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，并设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，各测量仪表均有可靠的保护功能，使用安全可靠；控制屏还设有定时器兼报警记录仪，为学生实训技能的考核提供一个统一的标准。由于整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠的工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实训室，创造了条件。
  7、先进性强 本装置着重从新器件高度来考虑，在保留了晶闸管实训的基础上，加入了新器件的特性、新器件的驱动以及典型的新器件应用的大量现代电力电子技术实训，让学生对新器件有足够的认识和了解，紧跟时代步伐。
三、适用范围
    本装置涵盖了各高等院校等所开设的“电力电子技术(或称半导体变流技术)”、“直流调速”、“交流调速”、“电机控制”、“电力拖动自动控制系统”及“控制理论”等专业课程所要求的实训项目。
四、技术性能
  1、输入电源: 三相四线(或三相五线 380V±10％ 50HZ)
  2、工作环境: 温度-10－+40 相对湿度＜85％（25） 海拨＜4000m
  3、装置容量：＜1.5KVA
  4、外形尺寸：190×73×160 cm3 
五、装置的基本装备
  1、DK01电源控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板）
（1）交流电源（均带有过流保护措施）
       提供交流电源：三相380V交流电源（短路保护） 
                     三相220V交流电源（过流保护）
       励磁电源：220V（0.5），具有输出短路保护。

（2）指示及测量仪表
    1．交流数字电压表：可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压，精度1.0级；
    2．真有效值交流数字电压表一只：测量范围0500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，为交流调速系统提供电压指示；
    3．真有效值交流数字电流表一只：测量范围05，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，具有超量程告警、指示及切断总电源功能，为调速系统提供电流的指示；
    4．直流数字电压表一只：测量范围0300V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级，为调速系统提供电压指示；
    5．直流数字电流表一只：测量范围为05，三位半数显，精度0.5级，为调速系统提供电流指示。

（3）人身安全保护体系
    三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经钥匙开关、接触器到隔离变压器，使输出与电网隔离（浮地设计），对人身安全起到一定的保护作用。
    电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。
实训连接线及插座：强、弱电连接及插座分开，不能混插。强电连接线及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。
（4）实训管理器
    具有设定实训时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。
（5）控制屏其它设施
    控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢管，可挂置实训部件，凹槽底部设有3芯插座， 挂件的供电由这些插座提供。控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，还设有实训台照明用的40W日光灯一盏。
  2、DK02实训桌
    实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实训桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实训室的布局。
  3、DQ03－1不锈钢电机导轨、1024光码盘测速系统及智能数显转速表
  4、DQ27三相可调电阻（每组900Ω×2/0.41A） 
  5、DK03晶闸管主电路

提供12只5/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可通过外加触发信号进行触发（留有触发脉冲输入接口），可更好的完成设计性实训。设有带镜面精密指针式直流电压表±300V，精度1.0级带镜面直流电流表±2A，精度1.0级各一只和平波电抗器一组。

  6、DK04三相晶闸管触发电路
    提供三相触发电路、功放电路等，与“DK03”配套使用。
  7、DK05-1晶闸管触发电路实训
    提供单结晶体管触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路等。
  8、DK06电机调速控制实训
    提供以下模块：电流反馈与过流保护（FBC+FA）、给定器（G）、转速变换器（FBS）、速度调节器（ASR）、反号器（AR）、电流调节器（ACR）、电压隔离器（TVD）。

 9、DK07直流斩波实训

    根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的电力电子技术(第四版)中相关内容而设计。提供了DC/DC变换电路实训的主电路和控制电路。电力电子器件为IGBT，控制电路采用PWM控制集成电路SG3525，挂箱面板上还提供了所需的观测孔。提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实训。

10、DK08给定及实训器件
    提供给定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）、二极管、24V电源及电感。

11、DK09新器件特性实训
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可测定其特性曲线。

12、DK10可调电阻、电容箱
    提供耐压AC63V的可调电容三组，调节范围为0.111.37uF，0999KΩ十进制可调电阻两组。

13、DK11单相调压与可调负载
    提供了一只0250V/0.5KVA单相交流自耦调压器，为相应的实训提供可调电源；一个整流滤波电路以及090Ω/1.3A（串联）或045Ω/2.6A（并联）瓷盘可调电阻，为相应的实训提供一个可调的阻性负载。
  14、DK12变压器实训
    提供三相芯式变压器一个（该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V），还设有三相不控整流电路。

15、DK06-1电机调速控制电路（II）

提供以下模块：零电平检测（DPZ）、转矩极性鉴别（DPT）、逻辑控制（DLC）。

16、DQ07-1直流发电机(250W)
17、DQ09直流并励电动机

18、DQ11三相线绕式异步电动机220V

19  DQ10 三相鼠笼异步电机220V 
20、DQ12 线绕式异步电机转子专用箱

21、GWD-21  变频调速器及 组件（三菱变频器D720-0.4KW）

22、实训连接线：根据不同实训项目的特点，配备两种不同的实训联接线，强电部分采用高可靠护套结构手插连接线（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，这样大大提高了实训的安全及合理性。

六、本装置能开设的实训项目

(一)  电力电子技术

1. 单结晶体管触发电路实训

2. 锯齿波同步移相触发电路实训

3. 单相半波可控整流电路实训

4. 单相桥式半控整流电路实训

5．单相桥式全控整流及有源逆变电路实训

6．三相半波可控整流电路实训

7．三相桥式半控整流电路实训

8．三相半波有源逆变电路实训
9．三相桥式全控整流及有源逆变电路实训
10．单相交流调压电路实训 
11．三相交流调压电路实训

12．电力电子器件特性实训（SCR GTO，GTR ，MOSFET，IGBT）

13 ．IGBT（PWM）直流斩波电路实训：降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实训。

（二）直流电机自动控制系统

1. 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实训

2. 晶闸管直流调速系统主要单元的调试

3. 带电流截止负反馈的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. 电压、电流双闭环直流调速系统

6. 逻辑无环流可逆直流调速系统

（三）交流电机自动控制系统

1．双闭环三相异步电机调压调速系统实训

2．双闭环三相异步电机串极调速系统实训

3.三相异步电机变频调速系统

七 装置配置清单

 FCDQ-1型电机及自动控制系统实验装置

一、概述
   “FCDQ-1型电机及自动控制系统实验装置”是由本公司设计的新颖综合实验装置，满足了目前我国高等院校“电机学”、“电机与拖动”、“微特电机及系统”、“继电接触控制”、“可编程控制器技术”、“工厂电气控制”、“电力电子技术”、“半导体变流技术”、交直流电机调速系统“及“自动控制理论”等课程所开设的实验项目等课程实验大纲的要求，特别适用于高等院校现有的电机、电气技术实验设备的更新改造，同时也为中等专业学校、职业技术学院等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备，为教师或研究生开发新实验或进行科学研究工作提供良好的实实验条件。

二、实验装置特点

1、综合性强 本装置挂件配齐时可完成目前国内各类院校电机及电气学科课程的全部实验项目。
2、适应性强 能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性强 从仪器仪表、专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。
4、直观性强 各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。
5、科学性强 装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源；实验噪声小，整齐美观，改善实验环境；电气控制实验，内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；测量仪表采用指针式（带超量程告警等）、数模双显、数字式、智能化及人机对话等相结合，密切结合教学实验需要进行配置，使装置测量手段现代化；设有定时器兼报警记录仪，为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。
6、开放性强 控制屏供电隔离（浮地设计），并设有内、外电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，使用方便；各测量仪表均有保护功能。整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实验创造了条件，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。

三、技术性能
1、输入电源：三相四线(或三相五线) 380V±10 50Hz 
2、工作环境：温度-10+40 相对湿度＜85(25) 海拔＜4000m 
3、装置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 480Kg
5、外形尺寸：187×73×160cm3

四、装置的基本装备

1、DQ01电源控制屏(铁质喷塑结构，铝质面板)
(1) 交流电源
提供三相0450V可调交流电源，同时可得到单相0250V可调电源(配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格1.5KVA、0450V），克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点)。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关指示三相电网电压和三相调压电压。
(2) 高压直流电源两路
提供220V(0.5)励磁电源及0230V(3A)连续可调稳压电枢电源(具有过压、过流、过热及短路软截止自动恢复保护功能)各一组，并设有直流数显电压表及切换开关。
(3) 人身安全保护五大体系
设有三相隔离变压器一组(三相电源经钥匙开关、接触器后，到隔离变压器，再经三相调压器输出)，使输出与电网隔离，对人身安全起到一定的保护作用；
设有电压型漏电保护器1，如果隔离变压器前的线路有漏电现象，即能实施保护并切断电源；
设有电压型漏电保护器2,如果隔离变压器后的线路及实验过程中的接线等有漏电现象,即能告警并切断电源；
设有电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。强电连接线及插座，采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。
(4) 仪表保护体系
设有多只信号插座，与仪表相连，仪表超量程，即能告警并切断电源，对仪表起到良好的保护作用。
（5）定时器兼报警记录仪（服务管理器）：具有设定时间、到时报警、切断电源及记录各种告警次数等功能。
(6) 控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢钢管，可挂仪表及实验部件。凹槽底部设有多个小圆形单相三芯220V电源插座，供仪表等部件供电用。控制屏两侧设有三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。设有实验台照明用的220V、40W日光灯一盏。
2、DQ02实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。

3、DQ03-1不锈钢电机导轨、1024光码盘测速系统及数显转速表

4、DQ05三相组式变压器（三只相同的单相变压器组成，原边220V/0.35，副边55V/1.4A）
5、DQ07复励直流发电机

6、DQ09直流并励电动机

7、DQ10三相鼠笼式异步电动机

8、DQ11三相线绕式异步电动机

9、DQ12线绕式异步电机起动与调速电阻箱
10、DQ19校正直流测功机
11、DQ22直流数字电压、毫安、安培表(三只)
    直流数显电压表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围0-300V。手动量程为：2V、20V、300V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
    直流数显毫安表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-2000mA。手动量程为：20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。 
    直流数显电流表一只，测量范围05，三位半数显，精度为0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
12、DQ25单三相智能型功率、功率因数表
    由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能同时测量两路单相功率P1、P2，三相功率等于两路功率之和（两表法测量三相总功率）。功率测量精度为1.0级，功率因数测量范围0.3-1.0，电压电流量程为450V和5，能自动判别负载性质（感性显示“L”，容性显示“C”，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。
13、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻)

14、DQ27三相可调电阻器(三组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻)

15、DQ29可调电阻器、电容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盘电阻各一组，1μF/450V、2μF/450V、 35μF/450V、4μF/450V电力电容各1只，10KΩ/8W、20KΩ/8W功率电阻各1只。

16、DQ31C熔断器及开关板
   四个熔断器和两个三刀双掷开关、一个双刀双掷开关组成。
17、DQ44数/模交流电流表（四只）

由三只数字交流电流表和一只指针式精密交流电流组成。 测量范围05，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电流表一只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围05，分0.3A、1A、3A、5四档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示，告警等功能。
18、DQ45数/模交流电压表（四只）

由三只数字交流电压表和一只指针式精密交流电流组成。 测量范围0450V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电压表一只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围0500V，分10V、30V、100V、300V，500V五档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示、告警等功能。

19、DK03晶闸管主电路

提供12只5/1000V的晶闸管，分成正、反桥两组，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可通过外加触发信号进行触发（留有触发脉冲输入接口）。另外有一组平波电抗器和一组续流二极管。

20、 DK04三相晶闸管集成触发电路

提供三相晶闸管触发电路、功放电路等，与DK03配套使用。

21、DK05单相晶闸管触发电路实验
    提供单结晶体管触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路。

22、DK06调速控制电路（I）

提供以下模块：给定（带数显）、调节器I、转速变换（FBS）、调节器II、反号器（AR）、电流变换（FBC）、电压隔离器（TVD）。其中调节器I和调节器II的比例增益由电位器调节。

23、DK06-1 电机调速控制电路（II）

提供以下模块：零电平检测（DPZ）、转矩极性鉴别（DPT）、逻辑控制（DLC）。

24、DK08给定及实验器件
    提供给定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）、二极管、24V电源及电感。

25、DK10可调电阻、电容箱

提供耐压AC63V的可调电容三组，调节范围为0.111.37uF，0999KΩ十进制可调电阻两组。

26、DK12变压器实验

提供三相芯式变压器一个（该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V），用于异步电机串级调速实验和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验；还设有三相不控整流电路。

27、SY05实验连接线及配件
采用高可靠护套结构手插连接线（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，接触优良。

六、装置可完成的实验项目

（一）直流电机实验 
1.直流电机认识实验     

2.直流发电机   

3.直流并励电动机  

4.直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性 
（二）变压器实验 
1.单相变压器      

2.三相变压器            

3.三相变压器的联接组和不对称短路 
4.三相三绕组变压器   

5.单相变压器的并联运行 

（三）异步电机实验
1.三相鼠笼异步电动机的工作特性               

2.三相异步电动机的起动与调速

3.三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性
4.三相异步电机M-S曲线的测绘

（四）电力电子技术实验项目

1．单结晶体管触发电路
2．锯齿波同步移相触发电路实验
3．单相半波可控整流电路实验
4．单相桥式半控整流电路实验
5．单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

6．三相半波可控整流电路实验
7．三相桥式半控整流电路实验
8．三相半波有源逆变电路实验
9．三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
10．单相交流调压电路实验

11．单相交流调功电路实验
12．三相交流调压电路实验

（五）直流调速系统实验

1晶闸管直流调速系统主要单元的调试

2带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统

3转速、电流双闭环直流调速系统

4电压、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

（六）交流电机调速系统实验

1双闭环三相异步电机调压调速系统实验

2双闭环三相异步电机串级调速系统实验

六、 装置的配置清单