JGC-5 电力电子技术与自动控制系统实验实训装置

一、概述
本装置是根据《维修电工（高级）》（中国劳动社会保障出版社出版）培训教材中关于电力电子与自动控制部分的技能培训要求，吸收国内同类产品的优点，充分考虑了实验室的现状和发展趋势精心研制而成。 它不仅涵盖了各职业院校、高级技校所开设的《电力电子技术》、《半导体变流技术》、《直流调速系统》、《电力拖动自动控制系统》等专业课程所要求的主要实验项目，还可以用于对从业人员进行岗位培训、就业培训以及各省、市的维修电工培训和鉴定考核使用。

产品参考图片：

主要功能： JGC-5 电力电子技术与自动控制系统实验实训装置
二、 产品特点
1 ．体现 “ 工程环境 ” 理念，效仿生产现场实际：系统应从相关工业产品移植而来，可很好实现对学生能力（波形分析和系统调试能力）的培养和技术知识的应用。
2 ．各个系统的配置合理：各个系统采用的元件、触发（驱动）电路、主电路、控制方式、控制对象及保护环节等，应能概括当前工业上的技术应用，内容丰富多样，体现了 “ 典型性、先进性、实用性和可行性 ” 的要求，能引起学生兴趣，能使学生获得很大的收获。
3 ．部分模块采用 PCB 烤漆工艺制成，正面为原理图和测试点，背面焊有对应的元件，增强了学生对实验内容的感性认识与理性认识。
4 ．元件与单元电路性能实验，在小系统环境中进行：这样有利于学生理解该元件和该单元用于何处、它们的性能对整个系统的影响，有利于学生知识的巩固和实际应用。
5 ．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。
6. 电工电子电拖及自动控制技能鉴定 3D 动画模拟实训特点：
（ 1 ）在指导方针上，不以某专业或课程的教学大纲为依据，而是以国家维修电工职业标准为指导。
（ 2 ）在系统定位上，不以理论性系统性为主线，而是以职业技能的训练养成为主要任务。
（ 3 ）在内容选择上，不以验证性的实训为主要目的，而是以职业标准规定的技能点的仿真实训为主线。
（ 4 ）在媒体使用上，不以简单的播放式动画为主，而是侧重于动画编程、受训者的参与交互性训练上。
（ 5 ）在表现形式上，不以实物照片而满足，而是为追求情景性效果采用三维建模技术。
（ 6 ）在教学设计上，不以简单完成某个技能为满足而是围绕该技能设置了诸如目的、原理、认识、结构、拆装、布局、连线、操作、排故、考评等尽可能完备的模块。
（ 7 ）该软件包含初级工与中级工、高级工全部 12 个实训单元的研制工作，总共包含了近 100 多个实训项目，基本覆盖了电工、电子、电拖、维修电工、 PLC 等职业技能实训和鉴定设备技术规范中所列出的主要技能项目。网络版用于学生独自仿真模拟练习，单机版用于老师教学实训。
三、装置的配置说明
1 ． PE-1 电源控制屏
（ 1 ） 交直流电源
三相四线（或五线）电网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 ）和交流接触器再到三相隔离变压器给实训设备供电；通过起动、停止、急停按钮控制交流接触器，设有供电指示灯及缺相指示。
控制屏的供电由三相电网经三相漏电保护开关、电网电压指示表、熔断器、启 / 停按钮控制交流接触器输出，具有漏电声光告警、过流保护等功能，同时配有一只急停按钮，便于切断电源，还配有一只指针式交流电压表，通过切换和转换开关，可方便地指示三相电网和三相调压输出的每一相的线电压。
（ 2 ）同步变压器 : 一组三相同步变压器， 380V/15V 三只。
（ 3 ）直流励磁电源： 220V/0.5A ，具有输出短路保护。
（ 4 ）交流电参数表
① 交流真有效值数字电压表 1 只，测量范围 0 ～ 500V ，量程自动切换，三位半数显，精度 0.5 级，输入阻抗 10MΩ 。
② 交流真有效值数字电流表 1 只，测量范围 0 ～ 5A ，量程自动切换，三位半数显，精度 0.5 级，具有超量程声光报警、指示及切断总电源等功能。
（ 5 ）交直流电源、直流仪表
提供～ 220V/24V 、 20V 、 ±15V 、 ±12V 、 ±5V ， 100VA 直流电源（具有短路及过载保护功能），，单相同步变压器（包括～ 220V/ ～ 60V 、～ 30V 、～ 15V 、双～ 7V ）、三相同步变压器（ 380V/15V ），给定显示与 0 ～ ±15V 给定，直流 300V/2.5 级中零表一只、 2A/2.5 级中零表一只。
提供 3 位半直流数显 300V 电压表仪表 1 只，提供 3 位半直流数显 2000mA 毫安表表 1 只。
（ 6 ）智能故障考核实训组件
提供蓝色宽屏液晶智能故障考核仪一只，一次故障设置多达 24 个，并带有扩展接口，可扩展更多的故障设置。故障设置方便、灵活，可以对学生的技能进行鉴定考核。
2.PE-2 实训桌
实训桌面为防火、防水、耐磨高密度板 , 结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造型美观大方；设有抽屉、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。实训桌底部装有四个带刹车的万向轮，
3.DQ03-1 提供固定电机的导轨、编码器测速系统及智能数显转速表（带 0-10V 速度反馈，并可在线设置编码器分辨系数，速度反馈系数，提供人机交互界面）
（ 1 ）电机导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过 ±5 丝，电机运行噪声小，实验参数典型，能较好满足实验要求。导轨还带有便携式手柄和减振底脚。
（ 2 ）测速可以实现电机转速 0 ～ 9999r/min 的精确测量，并通过单片机实现转速数字信号与电压信号的线性转换 V=f （ n ），能提供精确稳定的转速反馈电压信号，正反转输出电压对称性误差 ≤1‰ ，克服了采用测速发电机测速精度低、测量范围小、对称性差及非线性变化等缺点。
4.DQ09 直流他（并）励电动机（ 1500r/min ）
5.DQ10 三相鼠笼式异步电动机（ 380 /Y /220V/ △ ）、 0.5A 、 100W 、 1420r/min ）
6.DQ07-1 直流发电机 （ 1500r/min ）
7.DQ29-1 可变电阻器
提供阻值容量 150W 、 1.5A 、 0 ～ 90Ω/×2 连续可调的瓷盘电阻器 1 只及 150W 、 0.5A 0 ～ 900Ω/×2 连续可调的瓷盘电阻 1 只，电阻接线端均已连接至操作面板上，可方便地组合串联、并联、串并联等多种方式使用，可在 0.5A 、 1A 、 1.5A 、 3A 不同电流要求的负载下使用。
8.PE-15 晶闸管及电抗器组件
提供 6 只单向晶闸管，带阻容保护电路，另提供 0 ～ 700mH 带抽头电抗器，分为 100mH ， 200mH ， 700mH 三档。
9.PE-26A 新型电力电子器件
提供 SCR 、 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 新型电力电子器件，可测定其特性曲线；与新器件驱动与保护电路组件配套使用 , 可完成电力电子新器件的驱动与保护实训。
提供 3 只双向晶闸管 , 带阻容保护，用于交流调压电路、单相三相交流调功。
提供功率器件及功率器件的驱动与保护电路，以及 PWM 波形发生器。
10.PE-26B 电力电子器件驱动与保护电路实验箱
（ 1 ）其中 IGBT 的驱动电路采用专用芯片 EXB841 ，其他驱动电路由运放、门电路及分立元件组成。
PWM 波形发生器：以 SG3525 为核心的 PWM 波形发生器主要是为新器件驱动电路提供 PWM 驱动波形，可以通过频率调节旋钮进行频率调节；通过占空比电位器来调节 PWM 波的占空比。频率范围分为 2 档，通过钮子开关切换，高频档是为 MOSFET 和 IGBT 驱动电路提供 PWM 波形，频率调节范围 4kHz ～ 10kHz ；低频档是为 GTR 驱动电路提供 PWM 波形，频率调节范围 400Hz ～ 1kHz ；占空比在各频率点上均能从 0% 调至 100% 。
11.PE-16 三相 TCA785 脉冲列触发电路组件
提供由西门子 TCA785 等专用的集成触发电路构成的三相触发电路、正桥功放电路。
12.DK05 晶闸管触发电路组件
提供由分立元件构成的单结晶体管触发电路，两路由分立元件构成的锯齿波同步移相触发电路 I 和 Ⅱ ，可完成单相晶闸管全控及半控整流实验；一路 KC05 集成锯齿波触发电路。
（ 1 ）提供由独立器件以 BT33 为核心的锯齿波触发电路，可完成单相锯齿波晶闸管触发电路实训内容；
（ 2 ）提供由独立器件组成的典型正弦波同步移相触发电路，以原理性的形式，与晶闸管组合成同步触发实训电路。
（ 3 ）提供锯齿波同步移相触发电路 Ⅰ 、 Ⅱ ，与晶闸管组合，可完成单相晶闸管全控及半控整流实训内容。
（ 4 ）提供以 KC05 集成块为核心的锯齿波触发电路，与晶闸管组合，可完成单相全波半控整流电路及交流调压电路实训内容
13. PE-07 IGBT 直流斩波电路。
EXB841 实现的 IGBT 直流斩波；频率 1.2K ，占空比 12%-98% 。
14.DK19-1 半桥型开关稳压电源电路
提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路中的电力电子器件为电力 MOSFET 管；控制电路采用专用 PWM 控制集成电路 SG3525 ，采用恒频脉宽调制控制方案。可完成 “ 开关电路在开环与闭环下负载特性的测试 ” 以及 “ 电源电压波动对输出的影响 ” 等实训内容。直流输出 0 ～ 15V/2A ，具有短路及过载保护功能。
15.PE-12 GTR 单相并联逆变电路组件
提供 555 时基电路作为逆变触发电路，工作频率可以从 45Hz ～ 55Hz 之间调节，功率主回路采用 GTR 功率三极管作为开关器件，完成单相并联逆变电路实训内容。
16. PE-19 单相 SPWM 控制 (IGBT)H 型交直交变频电路组件
提供单相 SPWM 控制 (IGBT)H 型交直交变频电路，用于展示交直交变频原理，主要让学生了解 SPWM 正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解 IGBT 管专用集成驱动芯片的特点及其使用。能完成如下实训项目：
（ 1 ） SPWM 波形成的过程；
（ 2 ）交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；
（ 3 ） IGBT 管专用集成驱动芯片的工作特性。
SPWM 发生器核心为两片 ICL8038 集成函数信号发生器，采用 IR2110 专用集成（ IGBT ）驱动芯片，载波频率调节范围 50 ～ 10KHz ，基波频率调节范围 5 ～ 60Hz 。
17.DK06-2 直流调速组件（ Ⅰ ）
提供用于调速系统的速度、电流调节器（调节器 I 、 II ）、转速变换器 (FBS) 、电流反馈和保护电路（ FBC+FA ）、给定及反号器（ AR ）等，实训时可以灵活改变系统的控制参数，观测不同的参数对系统的动态性能、稳态性能稳定性及相应时间等影响；更可以让学生从调速系统的各种参数 ( 如电机的机电时间常数等 ) 出发对调节器的放大倍数及积分时间的参数分别设计，同时进行实际结果的验证。
18.PE-21 灯组负载
提供三只丝口型 220V/ 25W 彩色灯泡负载，可作为单、三相负载，实训结果直观。
19.PE-24 步进电机的驱动运行电路
提供步进电机及步进电机驱动器一套。
20.PE-25 交流伺服电机及驱动系统
提供交流伺服电机及伺服驱动器一套。
21.PE-26 PWM 直流脉宽不可逆调速系统
提供基于 SG3525 的 PWM 直流脉宽不可逆调速系统实验辅件。
22.SY06 实训连接线及配件
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，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。
23 、正版电工电子 3D 建模模拟实训系统 1 套
模块分为电工基础、照明电路、仪器仪表、低压电器、电力拖动、电子器件、电子技术、机床电路、 PLC 控制等 100 多个实训内容，学校可以根据学生学习进度选择相应的训练模块进行训练。
四 . 人身安全保护体系
（ 1 ）三相隔离变压器一组：三相电源首先通过三相漏电保护器，然后经接触器到隔离变压器，使输出与电网隔离 ( 浮地设计 ) 。
（ 2 ）电压型漏电保护器 1 ：对隔离变压器前的线路出现的漏电现象进行保护，使控制屏内的接触器跳闸，切断电源。
（ 3 ）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。
（ 4 ）实验连接线及插座：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。
五 . 可完成的实训内容
1. 电力电子器件特性
（ 1 ）晶闸管（ SCR ）
（ 2 ）双向晶闸管（ TRIAC ）
（ 3 ）电力晶体管（ GTR ）
（ 4 ）场效应管（ MOSFET ）
（ 5 ）绝缘栅双极型晶体管（ IGBT ）
2. 触发（驱动）单元电路的测试
（ 1 ）单结晶体管触发电路（分列元件）
（ 2 ）正弦波同步移相触发电路（分列元件）
（ 3 ）锯齿波移相触发电路（分列元件）
（ 4 ） KC05 锯齿波触发电路
（ 5 ） EXB841 大规模集成（绝缘栅双极型晶体管 IGBT ）驱动与保护电路
（ 6 ）电力晶体管（ GTR ）驱动与保护电路
（ 7 ）功率场效应管（ MOSFET ）驱动与保护电路
（ 8 ）三相 TCA785 脉冲列触发电路
（ 9 ） SG3525 触发模块
（ 10 ） SG3525 专用 PWM 控制电路
（ 12 ） IR2110 专用集成（ IGBT ）驱动电路
3. 电力电子电路
（ 1 ）单相晶闸管可控半波整流电路
（ 2 ）单相晶闸管半控桥式整流电路
（ 3 ）单相晶闸管全控桥式整流电路
（ 4 ）三相晶闸管可控半波整流电路
（ 5 ）三相晶闸管半控桥式整流电路
（ 6 ）三相晶闸管全控桥式整流电路
（ 7 ） GTR 单相并联逆变电路
（ 8 ）直流（ IGBT) 斩波电路的性能研究 ( 降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、 Cu k 斩波电路、 Sepic 斩波电路、 Zeta 斩波电路六种典型线路 )
（ 9 ）单相（双向晶闸管）交流调压电路
（ 10 ）三相交流调压电路 ( 反并联晶闸管）
（ 11 ） PWM 控制（ MOSFET ）开关型稳压电源电路
4. 直流 / 交流电机调速实训
（ 1 ）晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验 (SCR ）
(2) 晶闸管直流调速系统主要单元的调试 (SCR)
(3) 转速负反馈单闭环直流调速系统
(4) 转速、电流双闭环不可递直流调速系统
(5) 转速、电流双闭环交流调压调速系统的研究
(6) SG3525 直流脉宽不可逆调速系统 (PWM 系统〉
5. 微特电机
(1) 步进电机控制实验
(2) 交流伺服电机控制实验
（ 3 ）旋转编码器实验
六．配置清单

附件一
模拟培训内容（电工电子电拖及自动控制技能鉴定仿真， 3D 动画建模）
模块分为电工基础、照明电路、仪器仪表、低压电器、电力拖动、电子器件、电子技术、机床电路、 PLC 控制等 100 多个实训内容，学校可以根据学生学习进度选择相应的训练模块进行训练。
利用生动的动画演示，配合语音对电路工作原理进行讲解；可通过半透明的原理图上的提 示进行相关操作；具有与设备一致的实训项目和实物元件介绍；具有实训目的的描述、实训器材的展示、典型电路的分析、电路原理声动同步的解说、元件布局模拟操作、电路原理的模拟接线，模拟现场的工业仿真等功能。该软件所有图标及器件均采用 3D 建模，通过美工处理，整体画面美观大方。通过软件的教学及仿真，能激发学员的思维、增强学员的感性认识，更好地剖析教学的重点、难点。
软件中的项目内容都和实训设备相关，学生在去实训室之前，就可以对实操项目在理论和感观上有个初步的认识，具体见以下示例：
1 、电工电拖部分：
（ 1 ）实训器材
利用 3D 建模，使实训设备上所用到的元器件真实的放映给学生，另学生有个直观的认识。
（ 2 ）典型电路
实训设备相应电路的原理图和实物接线图都将反应在这个栏目里。用鼠标点击原理图上相应的元器件符号，真实电路中就会指示对应的器件，并且在提示窗里出现该元件在电路中的作用
（ 3 ）电路原理
该电路的电路工作原理讲解，利用生动的动画演示，配合上专业的语音讲解使得该教学课件达到一定的深度。枯燥的原理授课变得生动易懂，是老师最有力的教学工具之一。
（ 4 ）接线练习
学生通过半透明的原理图上的提示，按照原理图对电路进行模拟接线，接线的同时系统也有相应的提示。可以训练学生的规范接线和提供对电路的熟悉程度
（ 5 ）实训仿真
学员可以操作空气开关，按钮等元器件来操控相应项目的电路。界面上的接触器、时间继电器等元器件就可以根据操作控制电机的转动。
2 、电子技术部分：
（ 1 ）实训器材
利用 3D 建模，使实训设备上所用到的元器件真实的放映给学生，包括电阻色环细节，使学生有个直观的认识。
（ 2 ）电路原理
该电路的电路工作原理讲解，利用生动的动画演示，配合上专业的语音讲解使得该教学软件达到一定的深度。枯燥的原理授课变得生动易懂，是老师最有力的教学工具之一。
（ 3 ）实训仿真
真实的反映出实训现象，包括示波器的波形、电压（可测多点），调节电位计或操作某些按钮开关，电路的参数会跟随变化。直观生动的模拟出了实训所要达到的效果，也能使学生熟悉实训仪器的使用。
3 、照明电路部分：
使用方法同上，本模块包括日光灯接线、两地灯控制。
4 、仪器仪表部分：
本模块包括万用表、兆欧表、电流表、电压表、钳形电流表。
5 、机床电路排故部分：
（电动葫芦）
6 、 PLC 控制部分：
附件二 智能考核单元说明
1 ．操作单元
智能考核系统是通过计算机控制、采集所有教学设备的所有故障的教学系统，并且可以管理学生信息，分数自动计算，考核设备可以任意分配给每个学生，自动传输学号，允许学生分批考核并具有单机模式与多机模式考核，可以任意组合或设置设备故障，操作单元采用中文人机对话，允许联网考核或脱机考核。学生与老师操作简单方便 .
以下以单机模式考核设置为例介绍智能考核的操作方法：
（ 1 ）、智能考核装置 -- 主要包括操作单元、故障单元两部分。
0-9 键为数字键 ' 供输入数据、菜单选择、操作使用。
上、下箭头键 ' 供显示数据上、下移动时使用。
回车键 ' 供操作后确认使用。
取消 ' 供取消操作、清除数据、返回上一级菜单使用。
菜单 ' 进入当前窗体的菜单时使用。
Ｇ：１２Ｖ电源负极　　　Ｖ：１２Ｖ电源正极　　Ｌ、Ｈ：网络连接端子
（ 2 ）、智能考核的操作方法
通过配套的排线对应连接（如：故障单元接口 1 及故障单元接口 2 ）故障设置接口单元