一、概 述
“電力電子技術實訓裝置”是針對大中專院校開設的電力電子變流技術實訓大綱的要求而研制。主要實訓內容包括電力電子基礎知識、電力電子元件、典型電路、交直流電能的轉換等。
二、技術特點
1、安全性可靠：本裝置通過隔離變壓器供電，而且具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準，確保人身安全；根據不同實驗項目的特點，配備了兩種不同的實驗連接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
2、擴展性強：能滿足各類學校相應課程的實驗教學，實驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學的進程作有機地結合。裝置采用掛件式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、直觀性強：實驗掛件采用分隔結構形式，正面為實驗原理圖和測試點，增強了學生對實驗內容的感性認識與理性認識；面板布置合理，接插線方便，學生可獨立操作實驗，有利于提高學生實際動手能力。
4、先進性強：實驗涉及了常用的四大類變流技術實驗，且多為廣泛應用的實用電路，但為教學方便，又不失其簡潔性；本裝置又從新器件高度來考慮，加入了新器件的特性實驗、新器件的驅動以及典型的新器件應用的現代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。
三、技術性能
1.輸入電壓：三相四線～380V±10% 50Hz
2.工作環境：環境溫度為-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3.裝置容量：＜1.5kVA
4.裝置尺寸：約1650mm×700mm×1600mm。
四、實訓裝置基本裝備
實訓裝置由控制屏、實訓桌以及各個實訓組件構成
（一）控制屏：采用掛件式結構，結構緊湊、牢固、美觀大方，控制屏上層可掛實訓組件。
（二）實訓組件：
1. PE-01交流電源及同步變壓器組件
提供三相可調交流電源（范圍單相：0～250V；三相0-450V），自帶有過流保護和漏電保護功能，設有隔離變壓器輸出，實訓安全，設有由三只同步變壓器及一只三刀三擲開關組成。
（1）三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離(浮地設計)。
（2）電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
2. PE-02功率二極管組件
提供大功率整流二極管七個（熔絲保護電路），鈕子開關一個，作為整流和續流使用。
3. PE-03晶閘管組件
提供6只單向晶閘管，用于可控整流實訓，設有RC阻容吸收及熔絲保護電路。
4. PE-04雙向晶閘管組件
提供3只雙向晶閘管,用于交流調壓電路實訓。
5. PE-05 GTR、MOSFET、IGBT組件
提供GTR(大功率晶體管)、MOSFET(功率場效應晶體管)、IGBT(絕緣雙極性晶體管)三種功率器件。
6. PE-06三相芯式變壓器組件
提供63.5V、0.8A/127V、0.4A芯式變壓器一只。
7. PE-07燈組負載組件
由三只250V/4A燈座組成，實訓時作為電阻性負載使用。
8. PE-08電抗器、變壓器組件
提供平波電抗器一組，可供100mH、200mH、700mH選擇，雙路220V變壓器一只
9. PE-9給定及電壓指示組件
提供連續可調的+15V和-15V給定電壓，帶輸出指示。
10. PE-10交流電參數表組件
提供直有效值交流數字電壓表一只，測量范圍0～500V，量程自動判斷，自動切換，精度0.5級，三位半數顯，輸入阻抗10MΩ。
提供真有效值交流數字電流表兩只，測量范圍0～5A，量程自動判斷，自動切換，精度0.5級，三位半數顯。
11. PE-11直流電參表組件
提供直流數字電壓表一只，測量范圍0～1000V，精度0.5級，三位半數顯，輸入阻抗10MΩ。
提供直流數字電流表兩只，測量范圍0～5A，精度0.5級，三位半數顯。
12. PE-12單相晶閘管觸發電路（BT35單晶晶體管及TCA785觸發）
提供單結晶體管來產生觸發觸發信號，用于控制單相晶閘管組成的整流電路。
13. PE-12 B TCA785集成觸發電路
提供西門子TCA785，與KC04（KC09）等相比它對零點的識別更加可靠，輸出脈沖的齊整度好，移相范圍更寬，同時它輸出的脈沖可以人為自由調節，可用做單相整流或調壓電路實訓。
14. PE-13 TC787觸發電路組件
采用TC787芯片構成三相全控觸發電路、具有輸出穩定、可靠、輸入阻抗高、抗干擾性能好等優點，而且裝調簡便、使用可靠，只需一只這樣的集成電路，就可完成三相移相功能。
15. PE-14可調電阻組件
提供90Ω×2/1.3A可調電阻一只， 900Ω×2/0.41A可調電阻一只，作為純阻性負載使用。
16. 16.PE-15 單相交直交變頻原理
根據普通高等教育“九五”國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內容進行開發。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅動芯片的特點及其使用，能完成如下實驗項目： 1）SPWM波形成的過程；2）交直交變頻電路在不同負載時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；3）IGBT管專用集成驅動芯片的工作特性。
17.PE-16 直流斬波電路實訓
根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內容而設計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525。可完成教材中降壓斬波電路（Buck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）典型實驗。
（三）實訓桌
實訓桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造型美觀大方；設有抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實訓桌底部裝有四個帶剎車的萬向輪，和四個可固定的支撐腳。
（四）實訓連接線
根據不同實訓項目的特點，配備兩種不同的實訓聯接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線，里面采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實訓的安全及合理性。
（五）實驗室智慧用電安全控制系統
智能電源管理系統具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線獨立運行。
智能終端：智能電源管理系統以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監測數值。能監控實驗室電源的故障類型和故障次數；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！設備時間管理包含年月日時間的顯示。可設備相應過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定等7大保護功能數值。
2）手機APP：用電狀態界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。用戶可進行遠程在線報修，反應設備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設備維護。
3）PC端軟件：每個設備狀態信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶定位跟蹤與信息統計；具有管理員信息修改與權限管理等功能。可一鍵開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！用電數據界面能智能查找近2年用電數據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。
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六、配套輔助教學資源（共1套）（購10套以下無此項配置）：
★A、在線教育課程開放平臺（具有軟件著作權，配1個登錄帳號
）:
1）本系統是互通教學多元化管理平臺，將用戶傳統的各個平臺系統實施整合，集中互通管理，解決多平臺、多賬號難以管理、數據庫分散無法集中統計等問題。
系統包含了：在線教務管理系統、
在線課程資源管理平臺、
在線習題庫平臺、
在線考試考核平臺、
線上視頻課程管理平臺及線上虛擬仿真教學管理平臺，真正意義的一站互通數據集中統計！
2）課程資源：多個微課視頻實拍采集教學視頻素材，后期影視包裝，片頭10秒左右，片尾5秒左右，視頻尺寸不低于1920*1080，視頻格式MP4、FLV等；多個虛擬仿真內容采用unity引擎開發，在pc端win系統上運行（win7、win8、win10，注不包含win xp）軟件。
3）為了教學的統一性要求在線教育平臺與實訓裝置是同一個生產商！
4）部分微課內容舉例：
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學習項目 |
學習任務 |
參考課時 |
項目一、三相異步電動機啟動線路制作、調試與故障排除
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任務一：識別低壓電器及異步電動機 |
2 |
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任務二：點動與自鎖正轉控制線路的實施 |
12 |
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任務三：聯鎖正反轉控制線路的實施與檢測 |
12 |
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任務四：Y-△降壓啟動控制線路分析與接線 |
6 |
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任務五：三相異步電動機順序控制線路安裝與測試 |
6 |
項目二 三相異步電動機行程控制線路的設計及實施
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任務一：電動葫蘆控制線路設計及實施 |
6 |
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任務二：工作臺自動往返線路設計及實施 |
4 |
項目三 三相異步電動機制動控制線路分析設計及實施
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任務一：三相異步電動機反接制動控制線路安裝與測試 |
4 |
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任務二：三相異步電動機能耗制動控制線路安裝與測試 |
4 |
項目四 卷簾門控制電路的安裝、調試及故障排除
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任務一：卷簾門控制電路的安裝、調試及故障排除 |
10 |
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任務二：卷簾門PLC控制電路設計 |
4 |
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任務三：卷簾門PLC控制控制程序設計與調試 |
6 |
項目五 傳送帶送料裝置控制線路的安裝、調試及故障排除
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任務一：傳送帶送料裝置控制電路安裝、調試及故障排除 |
10 |
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任務二：用PLC技術實現傳送帶送料裝置控制 |
4 |
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任務三：編寫調試PLC程序及系統總調試 |
6 |
B、輔助教學數字資源軟件（網絡版）
（1）電機與變壓器仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）
電機與變壓器仿真教學軟件依據《職業院校數字校園建設規范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關專業教學大綱而設計，選取典型的電機與變壓器，圍繞其核心知識點和技能點展開，兼顧教師的課堂教學，力爭達到軟件的職業性、情境性、過程性、交互性的相互交融。
本軟件包括功率電機、控制電機、信號電機和變壓器4個實驗單元，共18個典型的實驗項目，每個實驗項目下設有外形結構、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應用、考考你等數目不等實驗任務。
本軟件既可支持教師的課堂演示教學，亦可支持學生進行課前預習，重點支持學生在理論課后進行的自主仿真實驗，并可在此基礎上實現技能考核。
（2）電力拖動仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）
本產品依據中華人民共和國勞動和勞動安全行業標準（LD/T81.1—2006）《職業技能實驗和鑒定設備通用技術規范》與教育部有關專業教學大綱而設計，內容包括三相異步機單向轉動控制等30個實驗項目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實驗項目，每個項目又根據需要設有實驗目的、實驗器件、實驗電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運行、通電運行、故障排除等多種訓練任務。軟件以技能為核心，項目為引領、任務為驅動，職場環境為背景，操作步驟為主線，學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業性、情境性、過程性、交互性于一身，性價比極高。為職業教育與技能實驗、鑒定信息化、現代化提供了不可或缺的豐富資源。
（3）電工作業培訓（ 用電安全與觸電急救）仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）
本產品依據中華人民共和國勞動和勞動安全行業標準（LD/T81.2－2006）《“維修電工”職業技能實驗和鑒定設備技術規范》與教育部有關專業教學大綱而設計研制。該軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生電工基礎知識和用電的安全及急救方法。包含電工初步知識（電工基礎、電工儀表使用、導線安全連接、安全用電工具、安全用電標志），觸電急救（觸電的方式、安全防護措施、接地與接零保護、人工呼吸，心肺復蘇等急救方法），風險排除（滅火器類型、滅火器的使用），電工電子基本操作（包括低壓電器、電機與變電器、照明電路、電子技術）等4大模塊，15個實驗單元，72個實驗項目。軟件以技能為核心，操作步驟為主線，以學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身，性價比極高。為職業教育與技能實驗、鑒定信息化、現代化提供了豐富的教學資源。
五、實訓項目
1.電力電子器件導電特性實訓
(1) 電力二極管特性測試
(2) 晶閘管SCR特性特性測試
(3) 雙向晶閘管BCR特性測試
(4) IGBT特性測試
(5) MOSFET特性測試
(6) GTR特性測試
2.觸發電路實訓
(1) 單結晶體管觸發電路（BT35/BT33）調試
(2) 西門子TCA785單相集成觸發電路調試
(3) 西門子TCA787三相集成觸發電路調試
3.整流電路實訓
電力二極管不控整流
(1) 單相半波不控整流電路
(2) 單相全波橋式不控整流
(3) 變壓器中心抽頭雙半波不控整流
(4) 三相星形連接不控整流電路
(5) 三相橋式全波不控整流
晶閘管可控整流
(1) 單相半波可控整流
(2) 單相橋式半控整流
(3) 單相橋式全控整流
(4) 變壓器中心抽頭雙半波可控整流
(5) 三相星形連接半波可控整流
(6) 三相橋式半控整流電路
(7) 三相橋式全控整流
4.逆變電路實訓
(1) 單相橋式整流有源逆變
(2) 三相橋式整流有源逆變
5.交流調壓電路實訓
(1) 單相晶閘管交流調壓電路
(2) 三相晶閘管交流調壓電路
(3) 單相雙向晶閘管交流調壓電路
(4) 三相雙向晶閘管交流調壓電路
6.IGBT直流斬波電路實訓
（1） 降壓斬波電路（Buck Chopper）、
（2） 升壓斬波電路（Boost Chopper）、
（3） 升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）
7.SPWM交直交變頻原理
（1）SPWM波形的形成
（2）單相SPWM交直交變頻原理
六、產品配置清單
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序號 |
編號 |
名 稱 |
數量 |
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1 |
PE-01 |
交流電源及同步變壓器組件 |
1件 |
|
2 |
PE-02 |
功率二極管組件 |
1張 |
|
3 |
PE-03 |
晶閘管組件 |
1件 |
|
4 |
PE-04 |
雙向晶閘管組件 |
1件 |
|
5 |
PE-05 |
GTR、MOSFET、IGBT組件 |
1件 |
|
6 |
PE-06 |
三相芯式變壓器組件 |
1件 |
|
7 |
PE-07 |
燈組負載組件 |
1件 |
|
8 |
PE-08 |
電抗器、變壓器組件 |
1件 |
|
9 |
PE-9 |
給定及電壓指示組件 |
1件 |
|
10 |
PE-10 |
交流電參數表組件 |
1件 |
|
11 |
PE-11 |
直流電參表組件 |
1件 |
|
12 |
PE-12 |
單結晶閘管觸發電路 |
1件 |
|
13 |
PE-12B |
TC785觸發電路 |
1件 |
|
14 |
PE-13 |
TC787觸發電路組件 |
1件 |
|
15 |
PE-14 |
可調電阻組件 |
1件 |
|
16 |
PE-15 |
SPWM單相交直交變頻原理 |
1件 |
|
17 |
PE-16 |
直流斬波電路 |
1件 |
|
18 |
實訓桌 |
鐵質長方體封閉式結構，造型美觀大方；設有抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料 |
1臺 |
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19 |
實訓連接線 |
配備兩種不同的實訓聯接線，兩種不可以互插，實訓安全。 |
1套 |
|
20 |
學生凳 |
方形鋼架結構，木質凳面， |
2張 |
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21 |
|
實驗室智慧用電安全控制系統 |
1套 |
|
22 |
輔助教學軟件資源 |
1.在線教育課程開放平臺
2.電工作業培訓教學軟件（ 用電安全與觸電急救仿真教學軟件）
3.電機與變壓器仿真教學軟件
4.電力拖動仿真教學軟件 |
網絡版 |
