電力電子技術(shù)教學(xué)實(shí)驗臺

一、基本要求

1 、需將目前新的的電力電子應用在實(shí)踐教學(xué)中，使學(xué)生在學(xué)校掌握新的的電氣傳動(dòng)應用技術(shù)；

2 、通過(guò)這個(gè)平臺，學(xué)生可完成課程實(shí)驗、畢業(yè)設計、綜合實(shí)驗、創(chuàng )新性實(shí)驗、研究性實(shí)驗，達到培養高水平技術(shù)人才的目標；

3 、需融合傳統和現代的電力電子技術(shù)等實(shí)驗要求，滿(mǎn)足電力電子技術(shù)課程教學(xué)要求。

二、實(shí)驗內容要求（投標商需提供設備的詳細配置清單）

1 、電力電子技術(shù)（晶閘管部分）

1 ）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗；

2 ）單相橋式半控整流電路實(shí)驗；

3 ）單相橋式全控整流電路實(shí)驗；

4 ）單相橋式有源逆變電路實(shí)驗；

5 ）三相半波可控整流電路的研究；

6 ）晶閘管三相半波有源逆變電路的研究；

7 ）三相橋式半控整流電路實(shí)驗；

8 ）三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗；

9 ）單相交流調壓電路實(shí)驗；

10 ）三相交流調壓電路實(shí)驗；

2 、電力電子器件實(shí)驗（全控型器件特性部分）

1 ）功率場(chǎng)效應晶體管 (MOSFET) 的主要參數測量；

2 ）功率場(chǎng)效應晶體管 (MOSFET) 的驅動(dòng)電路研究；

3 ）絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT) 特性及其驅動(dòng)電路的研究；

4 ）電力晶體管（ GTR ）驅動(dòng)電路的研究；

5 ）電力晶體管（ GTR ）的特性研究。；

3 、電力電子技術(shù)（全控型器件典型線(xiàn)路部分）

1 ）直流斬波電路（ Buck 、 Cuk 、 Boost 、 Sepic 、 Buck-Boost 、 Zeta 等六種電路）的性能研究；

2 ）單相交直交變頻電路的性能研究；

3 ）全橋 DC/DC 變換電路實(shí)驗；

4 、研究型電力電子技術(shù)實(shí)驗

基于 Matlab 開(kāi)發(fā)的研究型數字電力電子技術(shù)實(shí)驗：

1 ）單端正激開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗；

2 ）單端反激開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗；

3 ）單相 Boost 型 APFC 有源功率因數校正實(shí)驗；

5 、基于 XPC 模式的數字電力電子系統實(shí)驗

1 ）直流斬波實(shí)驗（ Buck 變換器）；

2 ）直流斬波實(shí)驗（ Boost 變換器）；

3 ）直流斬波實(shí)驗（ Buck-Boost 變換器）；

4 ）半橋電源變換器；

5 ）全橋電源變換器；

三、技術(shù)條件要求

1 、輸入電源：三相四線(xiàn)（或三相五線(xiàn)）～ 380V ± 10% 50Hz ，整機功率 1.5kW 左右；

2 、安全保護：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準；

3 、實(shí)驗裝置尺寸： 1.8mX0.75mX1.6m 左右。

四、技術(shù)性能要求

1 、設備安全要求： 要求提供完善的人身安全和設備安全保護功能，請投標商在投標書(shū)中詳細描述；

2 、設備結構要求

設備由控制屏、實(shí)驗桌、實(shí)驗模塊和實(shí)驗導線(xiàn)等組成�？刂破凉潭�了各種測量?jì)x表及實(shí)驗電源，并能同時(shí)容納多個(gè)實(shí)驗模塊。實(shí)驗模塊采用掛箱結構形式，便于實(shí)驗功能的更換和擴展。請在投標書(shū)中提供設備整機圖片；

3 、設備配置的實(shí)驗電源要求

1 ）單、三相交流電源：通過(guò)開(kāi)關(guān)切換分別輸出三相 200V 和 230V 交流電源，給直流調速和交流調速提供輸入電源，帶過(guò)流和短路保護；

2 ） 220V/0.5A 直流勵磁電源：供直流電動(dòng)機和直流發(fā)電機勵磁繞組；

3 ）低壓直流穩壓電源：要求提供± 15V/1A 直流穩壓電源。

4 、設備配置的測量?jì)x表要求

要求提供該指針式測量?jì)x表；

直流電壓表：要求測量精度為 1 級，測量范圍為± 300V 的指針電壓表；

直流電流表：要求測量精度為 1 級，測量范圍為± 2A 的指針電流表；

交流電壓表：要求測量精度為 1 級，測量范圍為 300V 的指針電壓表；

交流電流表：要求測量精度為 1 級，測量范圍為 1A 的指針電流表；

5 、研究型電力電子技術(shù)組件（整個(gè)實(shí)驗室配 1 套，用于創(chuàng )新和綜合設計應用）

1 ）要求通過(guò) labview 作為人機界面開(kāi)發(fā)環(huán)境直接通過(guò) labview 下的虛擬控制界面實(shí)現電壓電流參數的實(shí)時(shí)采集以及對執行機構的實(shí)時(shí)控制，不需要另行配置示波器等檢測儀器；

2 ）要求能夠通過(guò) matlab 軟件或匯編語(yǔ)言進(jìn)行算法修改（二次開(kāi)發(fā)功能），通過(guò)直接打開(kāi) Simulink 庫搭建控制的各種實(shí)驗算法，直接在 matlab 軟件內點(diǎn)擊編譯后，即可看到用來(lái)下載 DSP 程序的 CCS 集成開(kāi)發(fā)軟件會(huì )自動(dòng)打開(kāi)，并且 MATLAB 編譯生成的匯編語(yǔ)言會(huì )自動(dòng)鏈接到自動(dòng)打開(kāi)的 CCS 軟件中去，現場(chǎng)可以通過(guò) matlab 的命令窗口和 CCS 的程序窗口看到上述的動(dòng)態(tài)交互式程序下載過(guò)程，最后 CCS 將 MATLAB 中 Simulink 庫編譯生成的匯編語(yǔ)言實(shí)時(shí)下載到 DSP 中去，并能夠通過(guò) CCS 編程環(huán)境實(shí)現在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控運行，要求可完成以下電力電子線(xiàn)路實(shí)驗： 1. 單端正激開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗 2. 單端反激開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗 3.APFC 有源功率因數校正實(shí)驗。提供 DSP 下載器一套。

6 、常規實(shí)驗裝置掛件要求

1 ） 提供平波電抗器和 RC 濾波電路一套；

2 ）提供± 15V 給定（帶監視儀表）以及量程為 0-2A 的直流電流表一只；

3 ）提供三相觸發(fā)電路及主回路一套；

4 ）三相觸發(fā)電路：采用數字集成電路，要求可模擬三相整流電路丟脈沖或逆變電路顛覆的故障現象；

主回路：提供 12 只可孔硅， 6 只二極管；

5 ）直流斬波電路模塊

要求提供兩種獨立的升降壓電路，同時(shí)提供六種斬波電路（ Buck 、 Cuk 、 Boost 、 Sepic 、 Buck-Boost 、 Zeta ）的器件供學(xué)生自行設計電路，每種斬波電路需獨立引出觀(guān)察孔；

6 ）電力電子線(xiàn)路模塊

提供單相交直流變頻電路，控制回路采用 SPWM 波形；

7 ）直流脈寬調速模塊

提供直流脈寬調速系統，內含 H 橋主回路（采用 IGBT 構建），控制回路采用基于 SG3525 集成芯片設計的 PWM 發(fā)生器；

8 ）驅動(dòng)器件模塊

提供 GTR 、 MOSFEF 、 IGBT 等電力電子器件一套，每個(gè)器件提供獨立應的驅動(dòng)電路，留有波形觀(guān)察孔，具備短路、 du/dt 、 di/dt 等保護。

7 、數字電力電子技術(shù)要求說(shuō)明 （提供實(shí)物圖片，整個(gè)實(shí)驗室配 1 套，用于創(chuàng )新和綜合設計應用）：

7.1 軟件系統功能要求

(1) 學(xué)生通過(guò)自行編程設計，利用 MATLAB/Simulink 按照理論框圖搭建搭建自己的控制算法進(jìn)行快速原型化設計，然后借助本實(shí)驗裝置完成硬件在回路仿真，達到快速原型化設計的目的。在該模式下只需要安照理論框圖或控制流程，通過(guò)簡(jiǎn)單直觀(guān)的 Simulink 框圖搭建操作就可構造出復雜的控制算法，達到實(shí)時(shí)在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制的效果，便于進(jìn)行教學(xué)或科研等工作；

(2) 要求采用主機—目標機的“雙機”模式 ，主機用于運行 MATLAB 和 Simulink ，而目標機則用于執行 RTW 和 C 編譯器生成的可執行代碼。利用 xPC Target 能把 Simulnk 模型和物理系統連接起來(lái)并且在任何 PC 硬件上實(shí)時(shí)運行；

(3) 要求提供基于 XPC Target 下的 Matlab Simulink 模塊庫，模塊庫包含有脈寬調制 (XPC PWMs) 模塊 ，模擬量輸入 (AD) 模塊，模擬量輸出 (DA) 模塊，定時(shí)器 (Timer) 模塊，正交編碼電路（ QEP ）模塊 , 捕獲（ CAP ）模塊 , 異步中斷請求模塊 , 數字量輸入 / 輸出模塊等各種功能模塊；

(4) 能夠實(shí)現在程序運行的過(guò)程中監測、跟蹤和記錄信號數據，用信號記錄可獲得程序執行期間的數據，將采集到的信號上傳到主機用于顯示、分析；

(5) 能夠實(shí)現示波器定義和控制 , 可以用于主機或目標機來(lái)監測和獲取信號數據。同一個(gè)示波器上可顯示多條曲線(xiàn)，還可以同時(shí)定義多個(gè)示波器；

7.2 基于 XPC 模式的數字電力電子系統硬件參數要求說(shuō)明。

1) 提供實(shí)時(shí)采集控制板組件系統，技術(shù)參數要求： 6 路模擬量輸入：輸入電壓 0-5V 、 0-10V 、 0- ± 10V 可選； 6 路獨立 AD 轉換，轉換速率 300KHz ； 2 路模擬量輸出：輸出電壓 0-10V 、 0- ± 10V 可選； 2 路獨立 DA 轉換，轉換速率 1MHz ； 8 路 PWM 輸出： TTL 電平；最高調制頻率 50KHz ；占空比最小時(shí)間調節 5ns ； 6 路開(kāi)關(guān)量輸入信號： TTL 電平；

6 路開(kāi)關(guān)量輸出信號： TTL 電平； 1 個(gè)位置檢測接口：可用于無(wú)刷電機、開(kāi)關(guān)磁阻電機位置檢測信號的輸入；

1 個(gè)光電編碼器接口：可用于異步電機、交流伺服電機等光電編碼器信號的輸入；要求實(shí)時(shí)板卡和實(shí)時(shí)采集控制板之間所有數據信號需經(jīng)過(guò) ISO 高速數字隔離電路，杜絕了 PCI 實(shí)時(shí)板卡受物理對象的干擾 , 降低了實(shí)時(shí)板卡損壞的幾率。

2) 提供直流斬波電路組件系統，技術(shù)參數要求：要求直流電源采用 24V/4.5A 開(kāi)關(guān)電源，有過(guò)流保護功能，輸出電壓穩定。斬波電路功率器件采用 18A/200V 的 MOSFET 管，驅動(dòng)電路采用了知名公司生產(chǎn)的專(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片。

提供 Buck 變換器、 Boost 變換器、 Buck-Boost 變換器，每個(gè)變換器上均設置了多個(gè)觀(guān)測點(diǎn)，可以觀(guān)測驅動(dòng)波形， MOSFET 的電壓、電流，電感的電壓、電流，二極管的電壓、電流，輸出電壓等波形。

3) 提供半橋、全橋變換器組件系統，技術(shù)參數要求：要求隔離型半橋開(kāi)關(guān)電源輸入 AC 220V ± 20%/50Hz, 控制頻率 24KHz ，額定輸出 DC 48V/1A 。隔離型全橋開(kāi)關(guān)電源輸入 AC 220V ± 20%/50Hz, 控制頻率 24KHz ，額定輸出 DC48V/1A 。

4 ） 提供 XPC 控制器， 整個(gè)實(shí)驗室 1 套，用于運行 XPC 實(shí)時(shí)內核，具體參數由投標廠(chǎng)家在投標書(shū)里詳細說(shuō)明。

8 、投標文件中提供數字電力電子技術(shù)設計開(kāi)發(fā)教學(xué)系統軟件著(zhù)作權證書(shū)掃描件。

五、配套檢測工具包

（ 1 ）數字示波器

1 、帶寬 100MHz ，采樣率 2GSa/s ；

2 、幅值檔位（ 500uV/div~10V/div ）；

3 、時(shí)基范圍（ 1ns/div~1000s/div) ；

4 、最高支持存儲深度達 56Mpts ；

5 、波形捕獲率達 50,000 個(gè)波形每秒；

6 、 256 級波形灰度顯示；

7 、標配多達 65 ， 000 幀的硬件實(shí)時(shí)波形錄制，回放，分析功能；

8 、標配觸發(fā)：邊沿、脈寬、欠幅、斜率、視頻、碼型、建立 / 保持、 RS232 、 IIC 、 SPI ；

9 、接口 :USB Host/Device ， LAN ， AUX ；

10 、 8 英寸 TFT WVGA （ 800 × 480 ）顯示屏；

11 、為保證設備性能穩定 , 改善電路的頻率特性 , 采用多層電路板工藝；

12 、提供三年無(wú)憂(yōu)服務(wù)；

13 、設備支持與網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗室管理系統連接。

（ 2 ）數字萬(wàn)用電表

1 、顯示器 :256x64 點(diǎn)陣顯示器；

2 、讀書(shū)分辨率 :5 位半 , 最高位可以是 0,1,2. 最大讀書(shū)為 : +- 240000 ；

3 、基本直流精度 : 0.015 % ；

4 、測量功能 : 直流電壓 , 交流電壓 , 直流電流 , 交流電流 , 二線(xiàn)電阻 , 四線(xiàn)電阻 , 二極管 , 通斷測試 , 頻率和周期 , 電容 , 任意傳感器；

5 、測量速率 :DCV 最快速率 123 讀數 / 秒；

6 、測量范圍 :

DCV: - 1000 V - + 1000 V ；

DCI: 0 – 10 A, 最小量程 200 uA ；

ACV: 0 – 750 V ；

ACI: 0 – 10 A ；

OHM: 200Ω- 100 MΩ ；

FRQ: 3Hz – 1 MHz ；

CAP: 2nF – 100 mF ；

7 、配置克隆 : 將儀器的所有配置通過(guò) U 盤(pán)備份或者克隆到其他同型號設備；

8 、標配 :USB,GPIB,RS-232 和 LAN ；