GL-DLDZ-2A Leistungselektronik-Komplettprüfstand

Ⅰ.Übersicht

Der umfassende Leistungselektronik-Prüfstand GL-DLDZ-2A wird hauptsächlich in Lehrveranstaltungen verschiedener Fachrichtungen der Elektromechanik und Automatisierung eingesetzt: Experimente zu Motorprinzipien und elektrischer Traktion (Motor- und elektrische Steuerung), Leistungselektronik (Leistungselektroniktechnologie), elektrischen Getriebesteuerungssystemen (Bewegungssteuerungssysteme) usw. Er eignet sich für die Durchführung relevanter experimenteller Lehraufgaben und bietet ausreichend Erweiterungsspielraum, um den Anforderungen zukünftiger, eingehender Forschung gerecht zu werden.

Ⅱ.Produktmerkmale

1. Das einzigartige Konstruktionsdesign mit festen Modulen (Lasten, AC- und DC-Stromversorgungen sowie schwere Module mit festen Strukturen) und Hängemodulen reduziert nicht nur den Aufwand für die Vorbereitung des Lehrpersonals vor dem Experiment, sondern ermöglicht auch die Erweiterung der Funktionen des Prüfstands.

2. Neben der Durchführung traditioneller Versuchsprojekte beleuchtet der Prüfstand auch die Forschung zu modernen leistungselektronischen Bauelementen und moderner Regelungstheorie.

3. Das Prüfgerät ist mit umfassenden Schutzfunktionen für Personen und Geräte ausgestattet. Der Ausgang der Wechselstromversorgung des Geräts ist mit einem Überstromschutz ausgestattet. Am Ende jeder Triggerimpuls-Beobachtungsöffnung befindet sich eine Hochspannungsschutzschaltung. Das Netzteil ist mit einer Sicherheitsschaltung ausgestattet. Um zu verhindern, dass starke elektrische Signale in schwache Stromkreise gelangen, werden drei Arten von Experimentierkabeln verwendet. So verhindern Sie, dass Studierende die Hoch- und Niederspannungsleitungen beim Verdrahten falsch anschließen und so den Niederspannungskreis beschädigen.

4. Experimentiermotor: Die Leistung des verwendeten Experimentiermotors liegt zwischen 100 und 200 W und ist speziell entwickelt. Seine Parameter und Eigenschaften können kleine und mittelgroße Motoren simulieren.

III. Technische Produktbedingungen

1. Maschinenleistung:<1,5 kVA;

2. Betriebsleistung: ~3 N/380 V/50 Hz/3 A;

3. Abmessungen: 1565 mm x 720 mm x 1650 mm

4. Gewicht: < 150 kg

IV. Experimentelles Projekt eines umfassenden Leistungselektronik-Prüfstands

1. Experiment mit einer einphasigen Halbwellengleichrichterschaltung

2. Experiment mit einer einphasigen Brückengleichrichterschaltung

3. Experiment mit einer einphasigen Brückengleichrichterschaltung mit vollgesteuertem Gleichrichter und aktiver Wechselrichterschaltung

4. Experiment mit einer dreiphasigen Halbwellengleichrichterschaltung

5. Experiment mit einer dreiphasigen Brückengleichrichterschaltung mit halbgesteuertem Gleichrichter

6. Experiment mit einer einphasigen Brückengleichrichterschaltung mit vollgesteuertem Gleichrichter und aktiver Wechselrichterschaltung

7. Experiment mit einer dreiphasigen Halbwellenwechselrichterschaltung

8. Experiment mit einem dreiphasigen Brückengleichrichter mit vollgesteuertem Gleichrichter und aktiver Wechselrichterschaltung

9. Experiment mit einer einphasigen Wechselspannungsregelung

10. Experiment mit einer dreiphasigen Wechselspannungsregelung

11. Bestimmung der Parameter und Verbindungseigenschaften eines Thyristor-Gleichstrom-Drehzahlregelungssystems

12. Fehlerbehebung an den Haupteinheiten Thyristor-Gleichstrom-Drehzahlregelung

13. Untersuchung der statischen Eigenschaften eines irreversiblen Gleichstrom-Drehzahlregelungssystems mit einfachem Regelkreis

14. Irreversibles Gleichstrom-Drehzahlregelungssystem mit doppeltem Regelkreis und Thyristor

15. Logisch nicht zirkulierendes reversibles Gleichstrom-Drehzahlregelungssystem

16. Gleichstrom-Pulsweiten-Drehzahlregelungssystem (PWM) mit dualem Regelkreis

17. Spannungs- und Drehzahlregelungssystem für Drehstrom-Asynchronmotoren mit doppeltem Regelkreis

18. Kaskaden-Drehzahlregelungssystem für Drehstrom-Asynchronmotoren mit doppeltem Regelkreis

19. Experiment mit einer Triggerschaltung für einen Sperrschichttransistor und einer einphasigen Halbwellengleichrichterschaltung

20. Experiment mit einer Triggerschaltung für eine sinusförmige synchrone Phasenverschiebung

21. Experiment mit einer sägezahnförmigen synchronen Phasenverschiebung

22. Experiment mit einer integrierten Triggerschaltung Siemens TCA785

23. Messung der wichtigsten Parameter von Leistungs-Feldeffekttransistoren (MOSFETs)

24. Untersuchung der Ansteuerschaltung von Leistungs-Feldeffekttransistoren (MOSFET)

25. Untersuchungen zu den Eigenschaften von Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) und ihrer Ansteuerschaltung

26. Untersuchungen zur Ansteuerschaltung von Leistungstransistoren (GTR)

27. Untersuchungen zu den Eigenschaften von Leistungstransistoren (GTR)

28. Experiment zur Soft-Switching-Technologie

29. Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit von DC-Chopper-Schaltungen

30. Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit von einphasigen AC/DC-Frequenzwandlern

31. Experiment zur Chopper-Wechselspannungsregelung

32. Experiment zur Vollbrücken-DC/DC-Wandlerschaltung

33. Experiment zu einem unsymmetrischen Vorwärtsschaltnetzteil

34. Experiment zu einem unsymmetrischen Sperrwandler-Schaltnetzteil

Ⅴ. Technische Funktionsbeschreibung des Produkts

1. Sicherheitsbeschreibung des Versuchsstandes

1) Personenschutz der Anlage

① Der potentialfreie Schutz des Dreiphasen-Trenntransformators isoliert den Versuchsstrom vollständig vom Stromnetz und trägt so wirksam zum Personenschutz bei.

② Der Dreiphasen-Eingang ist mit einem Fehlerstromschutzschalter ausgestattet. Der Schalter kann bei einem Fehlerstrom des Geräts über 30 mA abgeschaltet werden und entspricht damit den nationalen Sicherheitsnormen für Niederspannungsgeräte.

③ Der Ausgang des Dreiphasen-Trenntransformators ist mit einem Fehlerstromschutzschalter ausgestattet. Bei einer Leckspannung am Versuchsstand löst dieser automatisch aus.

④ Der Hochspannungs-Versuchsdraht besteht aus einem vollständig kunststoffummantelten Draht. Das Drahtinnere besteht aus sauerstofffreiem Kupferdraht, der zu einem haarähnlichen, dünnen, mehradrigen Draht mit weicher Textur gezogen ist. Der Mantel besteht aus dickem Drahtdurchmesser und ist mit Chemikalien zur Verhinderung von Aushärtung versehen. Der Stecker besteht aus massivem Kupfer, um Stromschläge durch Berührung des Metallteils zu vermeiden.

2) Gerätesicherheitssystem

① Der dreiphasige Wechselstromausgang ist mit einem doppelten Überstrom- und Kurzschlussschutz durch elektronische Schaltkreise und Sicherungen ausgestattet. Bei einem Ausgangsstrom über 3 A kann die Stromversorgung unterbrochen werden, und es wird eine Alarmmeldung ausgegeben.

② Die Gate-Kathode des Thyristors und die Beobachtungsöffnungen jedes Triggerkreises sind mit Hochspannungsschutzfunktionen ausgestattet, um Fehlverdrahtungen durch Studierende zu verhindern.

③ Der Experimentiertisch verwendet drei Arten von Experimentierdrähten, die nicht ineinander gesteckt werden können. Für Starkstrom wird ein vollständig kunststoffummantelter Sicherheits-Experimentierdraht verwendet, für Schwachstrom ein blanker Metall-Experimentierdraht (der tatsächliche Kupferkerndurchmesser ist größer als bei Starkstromdrähten). Für die Beobachtungsöffnung wird ein 2#-Experimentierdraht verwendet, um Fehlbedienungen und den Anschluss des Starkstroms an eine Schwachstelle zu verhindern.

④ Die AC- und DC-Stromversorgung des Experimentiertisches ist mit einem Überstromschutz ausgestattet.

2. Technische Beschreibung des Bedienfelds

1) Bedienfeld und Experimentiertisch

Der Experimentiertisch besteht aus einer Aluminiumlegierung, die Tischplatte aus hochdichter, korrosionsbeständiger und feuerfester Platte. Er besticht durch seine formschöne Form und verfügt über zwei Schubladen und einen Ablageschrank für Werkzeuge, Hängeboxen und Materialien. Vier Rollen erleichtern das Bewegen und Fixieren des Experimentiertisches und tragen so zur optimalen Laborgestaltung bei.

2) GLPE-01 Stromversorgungs-Bedienfeld

Dreiphasige AC-Stromversorgung: Die dreiphasigen 220-V- und 240-V-AC-Stromversorgungen werden über den industriellen Drehschalter ausgegeben und liefern Eingangsspannung für die DC-Drehzahlregelung und die AC-Drehzahlregelung mit Überstromschutz. Die Stromversorgung wird den Studierenden für Experimente nach Durchlaufen von Sicherheitsschaltungen wie Leckstromschutz, dreiphasigem Trenntransformator und Überspannungsschutz zur Verfügung gestellt.

3) Zusatzfunktionspanel GLPE-01A

① Motorerregerstromversorgung: Bietet eine Reihe von Gleichstrommotorerregerstromversorgungen mit unabhängigen Netzschaltern und einem digitalen Voltmeter.

② Drossel: Bietet Glättungsdrosseln und RC-Filter, die für Experimente zur Gleichstromdrehzahlregelung benötigt werden. Die Glättungsdrosseln verwenden eine Mittelanzapfung mit 50 mH, 100 mH, 200 mH bzw. 700 mH. Sie bleiben linear, wenn der Strom unter 1,5 A liegt. Die Drossel kann auch als induktive Last in Experimenten zur Leistungselektronik eingesetzt werden.

③ Gleichstromgeregelte Stromversorgung: Bietet eine geregelte Gleichstromversorgung mit ±15 V/1 A; eine geregelte Gleichstromversorgung mit 24 V/2 A. Mit unabhängigem Schalter und Kurzschluss- und Überstromschutz.

④ Dreiphasentransformator: Als Wechselrichtertransformator im Kaskaden-Drehzahlregelungssystem und im aktiven Wechselrichterkreis.

⑤ Dreiphasiger einstellbarer Widerstand: Ein Satz einstellbarer Widerstände (100–1000/1 A) dient als Generatorlastwiderstand, für andere experimentelle Widerstandslasten und als Motoranlaufwiderstand.

⑥ Motoranlaufwiderstand: 0 Ω, 2 Ω, 5 Ω, 15 Ω, ∞ fünfstufiger einstellbarer Wicklungsmotoranlaufwiderstand.

3. Technische Beschreibung häufig verwendeter Versuchskomponenten

1) GLPE-10A Thyristor-Triggerschaltung I-Komponente

Mit integriertem TCA785-Triggerkreis, Sägezahn-Synchron-Triggerkreis und Sinus-Synchron-Triggerkreis, die aus jeder Beobachtungsöffnung herausgeführt werden, für komfortablen und sicheren Betrieb.

2) GLPE-11A Dreiphasen-Triggerschaltung I-Komponente

Triggerschaltung: digitaler integrierter Schaltkreis, hohe Entstörungsfähigkeit, gleichmäßiges Dreiphasen-Impulsintervall, gute Konsistenz, Erzeugung von schmalen Doppelimpulsen, Impulsphasenverschiebungsbereich 0–160°.

3) GLPE-12 Dreiphasen-Thyristor-Hauptschaltung

Hauptschaltung: bestehend aus 12 Thyristoren, 6 Dioden, Glättungsdrossel und RC-Absorptionskreis.

4) GLPE-13A Motordrehzahlregelschaltung I-Komponente

Beinhaltet folgende Module: Umkehrer, Nullpunktsperre, Spannungsvorgabe, Drehzahlumwandlung, Drehzahlregler und Stromregler. Ausgestattet mit Rückkopplungswiderständen und -kondensatoren des Reglers können die Systemparameter während des Experiments flexibel geändert werden, um die Auswirkungen verschiedener Parameter auf die Systemstabilität und Reaktionszeit zu beobachten.

5) GLPE-13-1 Motordrehzahlregelkreis (II)

Enthält die folgenden Module: Drehmomentpolaritätserkennung (DPT), Nullpegelerkennung (DPZ) und Logikregler (DLC).

6) GLPE-14 Leistungsbauelemente

Dieses experimentelle Modulprojekt umfasst nicht nur die Untersuchung von Ansteuerschaltungen und Schalteigenschaften von GTR, MOSFET, IGBT, GTO und anderen Bauelementen, sondern analysiert auch die Anwendung von Fast-Recovery-Dioden, Hochgeschwindigkeits-Optokopplern, Induktivitäten usw. in leistungselektronischen Schaltungen.

7) GLPE-15 DC-Chopper-Schaltung

Es können sechs typische Experimente durchgeführt werden: Abwärts-Chopper, Aufwärts-Chopper, Aufwärts-Abwärts-Chopper, Cuk-Chopper, Sepic-Chopper und Zeta-Chopper. Alle Schaltungen verwenden diskrete Komponenten und können von den Studierenden selbst aufgebaut werden.

8) GLPE-10B Thyristor-Triggerschaltung II – Komponenten

Diese Schaltung enthält eine dreiphasige Brückengleichrichterschaltung mit sechs Dioden und einer einzelnen Sperrschichttransistor-Triggerschaltung zur Ableitung der einzelnen Beobachtungsöffnungen.

9) GLPE-16 Prinzip der einphasigen AC/DC-Frequenzwandlung

Die folgenden experimentellen Projekte können durchgeführt werden: (1) Der Prozess der SPWM-Wellenbildung; (2) Die Betriebsbedingungen und Wellenformen von AC/DC-Frequenzwandlungsschaltungen unter verschiedenen Lasten (Widerstand, Induktivität und Motor) und der Einfluss der Betriebsfrequenz auf die Betriebswellenform der Schaltung; (3) Die Betriebseigenschaften des integrierten Treiberchips für IGBT-Röhren.

10) GLPE-17 DC/DC-Umwandlungssystem mit dualem H-Brücken-Regelkreis und geschlossenem Regelkreis

Die folgenden experimentellen Projekte können durchgeführt werden: (1) Experiment mit einer Vollbrücken-DC/DC-Umwandlungsschaltung; (2) Experiment mit einer reversiblen DC-Pulsweiten-Drehzahlregelung mit dualem Regelkreis und geschlossenem Regelkreis.

11) GLPE-30 Einphasige AC-Chopping-Steuerspannungsregelung mit Soft-Switching-Technologie

Die einphasige AC-Chopping-Steuerspannungsregelung besteht aus einem Haupt- und einem Steuerkreis. Die wichtigsten Komponenten des Steuerkreises sind: Pulsweitenmodulations-PWM-Schaltung, Spannungs- und Stromerfassungseinheit, Ansteuerschaltung usw.

12) GLPE-31 Single-Ended-Flyback-Schaltnetzteil

Der Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 50 und 200 V. Der Ausgang verfügt über drei Gleichspannungsversorgungen: +5 V/5 A, +12 V/1 A und -12 V/1 A. Die Änderungsrate der Ausgangsspannung beträgt weniger als 0,3 %, wenn sich die Eingangsspannung und die Gleichspannungsausgangslast ändern.

13) GLPE-32 Single-Ended-Durchlass-Schaltnetzteil

Verwendet einen dedizierten integrierten Schaltkreis als PWM-Controller, der die MOSFET-Feldeffektröhre direkt ansteuern kann.

14) YB10 AC-Digitalvoltmeter

Drei AC-Voltmeter: mit Kommunikationsschnittstelle, mehrstufiger automatischer Bereichswahl, Industriegehäuse (48 mm x 96 mm), Genauigkeit: 0,5 Stufen, Bereich: 0–500 V.

15) YB11 AC-Digitalamperemeter

Drei AC-Amperemeter: mit Kommunikationsschnittstelle, mehrstufiger automatischer Bereichswahl, Industriegehäuse (48 mm x 96 mm), Genauigkeit: 0,5 Stufen, Bereich: 0–5 A.

4. Technische Beschreibung der Motorführungsschiene und des Motors

1) DJ02 Gleichstrom-Nebenschlussmotor: PN = 185 W, nN = 1600 U/min, IN = 1,1 A, UN = 220 V

2) DJ03 Gleichstromgenerator: PN = 185 W, nN = 1600 U/min, IN = 1,1 A, UN = 220 V

3) DJ11 Dreiphasen-Asynchronmotor mit Drahtwicklung: PN = 100 W, IN = 0,6 A, nN = 1400 U/min, UN = 220 V, Y-Anschluss

4) DJ01 Motorführungsschiene, photoelektrischer Encoder und Drehzahlmesser

5. GLPJ-01 Versuchskabel

Das Versuchsanschlusskabel ist ein äußerst zuverlässiges, vollständig geschlossenes Steckkabel mit 128 haardünnen, sauerstofffreien Kupferdrähten und weicher Textur. Die Ummantelung besteht aus dickem Drahtdurchmesser und ist mit Chemikalien zur Verhinderung von Aushärtung versehen. Der Stecker besteht aus massivem Kupfer.

Synchrone PC-Version:

GL-DLDZ-2A Leistungselektronik-Komplettprüfstand http://german.biisun.hfcfwl.com/products/power-electronics-comprehensive-test-bench