SBXNY-DZ-011型新能源汽车电力电子实训台

一、概 述

新能源汽车电力电子实训台主要适用于新能源汽车相关专业的《驱动电机及控制技术》、《新能源汽车电力电子技术》、《电力变流技术》 等相关课程的实验实训要求。电力电子实训台以实训台架及系统模块化进行整体设计，实训台集功率器件特性、单相整流电路、三相整流  电路、逆变电路、斩波电路、交流调压电路和三相异步电机驱动实训功能于一体。培养学生对电力电子技术应用在新能源汽车上的原理认知、分析能力和动手能力。实训台配套完整的实训指导书，可引导学生开展相关的实验实训任务。

  （设备参考图片，具体以实物配置为准）

二、技术特点

1、安全性可靠：本装置通过隔离变压器供电，而且具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准，确保人身安全；根据不同实验项目的特点，配备了两种不同的实验连接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），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，这样大大提高了实验的安全及合理性。

2、扩展性强：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。装置采用挂件式结构，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、直观性强：实验挂件采用分隔结构形式，正面为实验原理图和测试点，增强了学生对实验内容的感性认识与理性认识；面板布置合理，接插线方便，学生可独立操作实验，有利于提高学生实际动手能力。

4、先进性强：实验涉及了常用的四大类变流技术实验，且多为广泛应用的实用电路，但为教学方便，又不失其简洁性；本装置又从新器件高度来考虑，加入了新器件的特性实验、新器件的驱动以及典型的新器件应用的现代电力电子技术实验，让学生对新器件有足够的认识和了解，紧跟时代步伐。

三、技术性能

1.输入电压：三相四线～380V±10%  50Hz

2.工作环境：环境温度为-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.装置容量：＜1.5kVA

4.装置尺寸：约1650mm×700mm×1600mm。

四、实训装置基本配置

实训装置由控制屏、实训桌以及各个实训组件构成。

（一）控制屏：采用挂件式结构，结构紧凑、牢固、美观大方，控制屏上层可挂实训组件。

（二）实训单元介绍：

1. PE-01模块(三相空气开关及短路保护模块)

三相四线（或五线）电网电源输入经电源总开关漏电保护器（容量10A，漏电动作电流≤30mA，动作时间≤0.1S）和三相熔断保护器后，输出三相～380V交流电源到接线端L1、L2、L3、N、PE，设有输出相灯指示器。

2.PE-02模块(三相变压器模块)该组件由三相芯式变压器组成，三相电源变压器作为整流变压器使用，该变压器副边绕组带有抽头，原、副边绕组的相电压为220V/45V/90V。(如果Y/Y/Y 接法，则线电压为380V/78V/156V )。三相电源开关S，拨向"0"为关，拨向"1"为开。 本挂件还可提供一个220V直流电源，该电源带有电源开关，熔丝保护，输出指示等功能。

3.PE-03模块（功率二极管单元）该挂件提供1个24V/15W灯泡负载，6个二极管单元，可作为普通的整流二极管来使用，也可用做晶闸管实训带电感性负载时所接的续流二极管使用。提供一个电解电容单元，可作为滤波电容使用。提供一个单相变压器，可做单相整流变压器使用。

4.PE-04模块（R/L负载板）

提供500欧姆大功率电阻负载1只，0-100mH-200mH-700mH平波电抗器感性负载1只，续流二极管一只。

5.PE-05模块（真有效值交流数字仪表）真有效值数字仪表提供真有效值交流数字电压表一块，真有效值交流数字电流表一块，用于测量交流电路的电压和电流。电压表，电流表都是多量程仪表，可手动和自动换挡。

6.PE-06模块（直流数字仪表）提供直流数字电压表一块，直流数字电流表一块。直流电压表、直流电流表都是多量程仪表，手动和自动换挡。

7.PE-07模块（直流斩波电路）该挂件通过利用主电路元器件的自由组合，可构成降压斩波电路(Buck Chopper)、升压斩波电路(Boost Chopper)、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)等三种电路实训。

1）主电路接线图：包括三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）主电路原器件：实训中所用的器件，包括电容、电感、IGBT，二极管等。

3）整流与滤波电路：提供单相整流与滤波电路，为斩波电路提供直流电源。

4）控制与驱动电路：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。

8.PE-08模块（功率器件特性模块）该模块有SCR(单相晶闸管)、MOSFET(功率场效应晶体管)、IGBT(绝缘双极性晶体管)三种功率器件。可完成SCR、MOSFET、IGBT的特性实训，测定新器件的特性曲线。

9. PE-09 模块（直流电源）该挂件提供±15V直流电源，+12V电源，同时提供交流220V电源输入接口。

10. PE-10 组件（同步变压器模块）该组件由0-1开关和1个三相同步变压器组成，主要用于给PE-11模块TC787集成触发电路提供同步信号。0-1开关起保护作用，可以方便的控制电源的接通与关断。该挂件同时为PE-11双脉冲控制器提供移相给定电源，+15V和GND需从PE-09模块输入。

11. PE-11 模块（双脉冲控制器）  TC787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。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。

12.PE-12 组件（可控硅单元）  该挂件提供6只单向晶闸管（型号为KP5A），其面板如下图所示。利用该模块可做可控整流等实训内容。

13.PE-13 组件（TCA785单相晶闸管触发电路）工业现场正在使用的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、多圈电位器RP2均安装在面板上，所有的测试信号都在面板上引出。

14.PE-14模块（SPWM单相交直交变频原理及滤波电路）该挂件主要完成单相交直交变频原理实验。

1）主电路

主电路由四个IGBT及LC滤波电路组成，左侧为45V的交流电压输入，右侧输出经LC低通滤波后的交流信号。

2）驱动电路

驱动电路由IGBT专用驱动电路M57962L构成，具有驱动、隔离、保护等功能。

3）控制电路

控制电路由两片8038及外围元器件等组成，其中一片8038产生一路锯齿波，另一片产生一路频率可调的正弦波，调节"正弦波频率调节电位器"可调节正弦波的频率。

为了让学生能比较清晰的观测到SPWM信号，锯齿波的频率分为两挡，可通过钮子开关进行切换。当钮子开关拨到运行侧时，输出频率为较高频率，可减少输出谐波分量，当钮子开关拨到测试侧，输出为较低频率，方便用普通示波器观测SPWM信号。

15.PE-15模块（灯泡负载板）该组件由3个250V/3A灯座组成，可接220V/15W灯泡作电阻性负载使用。也可作为三相交流调压负载使用。

16.PE-16模块（斩控式交流调压电路）该挂件完成斩控式交流调压电路实验，主要由控制电路、主电路、电阻及电感性负载等组成。

17.PE-17模块（交流电机调速控制板）该模块提供三相电机的变频调速系统，展示变频调速原理。

18.PE-18 三相异步电机提供三相异步电机1台，380V/Y接法，180W。

19.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枪插连接线，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。

20.实训桌

1)实训桌采用四个工业铝型材立柱为支撑，立柱端部可安装调节脚，方便高度调节，主体结构通过左、右各2个C字形铝压成型构件联接，台面高度约800mm，桌面板下设支撑框架，截面尺寸为30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工业铝型材成型工艺，表面氧化处理，截面尺寸：70×70mm，四面带槽，槽宽约8mm，端部配套塑料堵头，槽内适用工业铝型材通配螺母及配件。C字形铝压成型构件为左、右对称件，采用压铸成型工艺，经机加工、抛丸、喷砂，表面蓝色静电喷涂工艺。

2)实训桌桌面采用25mm麻灰色高密度层压板封边特制，有效提高绝缘等级；

3)实训储物柜采用冷冲压钣金一体成型，封闭式结构，表面静电喷涂；柜体设有双门柜用于放置实训挂箱，设有二个抽屉用于放置实训导线和指导书等。

五、辅助教学数字资源软件（网络版）

（1）电机与变压器仿真教学软件

（2）电力拖动仿真教学软件

（3）电工作业培训仿真教学软件（包含用电安全与触电急救）

 六、实训项目

（一）功率器件特性实训（SCR、MOSFET、IGBT）

1-1 功率器件（SCR、MOSFET、IGBT）工作特性测试

1-2 续流反向二极管的作用研究

1-3 新能源车载可控硅调光照明电路研究

（二）单相整流电路实训（AC-DC）

2-1 单相（半波、桥式、全波）不可控整流电路测量

2-2单相半波全控整流电路实验

2-3单相桥式半控整流电路测量

2-4单相桥式全控整流电路测量

2-5电网同步信号对于整流电路触发角度的影响

2-6.单相整流电路应用--新能源汽车蓄电池充电器电路原理

（三）三相整流电路实训（AC-DC）

3-1 三相半波不可控整流电路测量

3-2三相半波可控整流电路测量

3-3三相桥式半控整流电路测量

3-4 三相桥式全控整流电路测量（电阻及电感性负载）

3-5 三相输入电压相序及同步信号对于整流电路触发角度的影响

3-6 三相整流电路应用-新能源汽车制动能量回收过程的模拟及电路原理

（四）逆变电路实训（DC-AC）

4-1 PWM脉冲宽度调制方法

4-2单相桥式正弦逆变电路（AC-DC-AC）

（五）斩波电路实训（DC-DC）

5-1 Buck /Boost/Boost-Buck型直流斩波电路

5-2斩波电路应用一--新能源汽车辅助系统供电电路

5-3斩波电路应用二--新能源汽车不同直流电压等级电源的来源

（六）交流调压电路实训（AC-AC）

6-1相控交流调压电路测量

6-2斩控交流调压电路测量

6-3交流调压输出电压控制电路测量

七、新能源汽车电力电子实训台配置清单