1.1 學科背景
電力電子技術專業(yè)是一個應用廣泛的學科領域，它主要關注于使用電力電子元件對電能進行變換和控制。這個專業(yè)結合了電子學、電力學和控制理論等多個學科的知識，旨在培養(yǎng)具備電力電子技術應用能力的專業(yè)人才。
在電力電子技術專業(yè)的課程學習中，學生將接觸到電子技術、電力電子技術、電氣控制技術等核心課程。這些課程涵蓋了電子器件的基本原理和特性、電路的基本分析和設計方法、電力電子器件的應用以及電氣控制系統(tǒng)的設計等內容。通過學習這些課程，學生將能夠掌握電力電子技術的基本理論和實踐技能，為后續(xù)的專業(yè)學習和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎。
電力電子技術專業(yè)的畢業(yè)生具有廣泛的就業(yè)前景。隨著新能源產業(yè)的興起和發(fā)展，光伏、風能等新能源技術需要使用電力電子技術進行轉換和控制，因此該專業(yè)的畢業(yè)生在新能源領域將有更多的就業(yè)機會。此外，隨著汽車行業(yè)的智能化和電動化趨勢的加快，電力電子技術也在汽車制造和智能駕駛等領域發(fā)揮著重要作用。同時，工廠自動化、航空航天等領域對電力電子專業(yè)人才的需求也在不斷增加。
電力電子技術是建立在電子學、電工原理和自動控制三大學科上的新興學科。因它本身 是大功率的電技術，又大多是為應用強電的工業(yè)服務的，故常將它歸屬于電工類。電力電子 技術的內容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。
掌握用電阻電容運放/反饋等電子技術搭建的 PID 電路原理、晶閘管驅動技術、電力電子拓撲電路原理和自動控制原理理論中各種環(huán)節(jié)參數(shù)的作用，對深入認識和掌握變頻器、伺 服、自動化閉環(huán)系統(tǒng)有決定性的作用。但是由于這些技術綜合性難度高，學生往往無法完全 掌握和理解，高效規(guī)�；虒W成為學校教學的難點。
電力電子技術專業(yè)實訓教學系統(tǒng)本著建成集“理實一體、工學結合” 為一體的教學環(huán)境理念，解決工科技術現(xiàn)場學的難題，通過實驗可以使課堂教學中非常抽象的概念直觀化， 便于學生理解和掌握；同時通過控制電路及主電路的調試、故障的自我排除，一方面加深學生對基本驅動電路及主電路工作原理的理解，另一方面調高學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力。
1.2 政策背景
為貫徹落實黨中央、國務院關于《國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《加快推進教育現(xiàn)代化實施方案》以及《國家職業(yè)教育改革實施方案》（國發(fā)〔2019〕4 號）等系列文件精神，積極響應教育部《教育信息化 2.0 行動計劃》（教技〔2018〕6 號）、《關于開展職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地建設工作的通知》（教職成函〔2020〕26 號）、《職業(yè)教育提質培優(yōu)行動計劃（2020-2023 年）》（教職成司函〔2020〕32 號）等文件要求，以社會和市場需求為導向， 以“產教融合、校企合作”為原則，融合多方資源，以國家職業(yè)教育改革實施方案中的打造一批高水平實訓基地為發(fā)展方向，探索建立院校主導、企業(yè)協(xié)同、各具特色的實訓基地創(chuàng)新建設模式，搭建校企合作橋梁，優(yōu)先布局先進制造業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)、戰(zhàn)略新興產業(yè)、現(xiàn)代農業(yè)、現(xiàn)代化工業(yè)等產業(yè)迫切需求專業(yè)的職業(yè)能力實訓基地。
1.3 建設目標
以深度項目化教學改革為出發(fā)點，支持模塊化、工業(yè)化、現(xiàn)場化，緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢， 符合學校運維管理流程；依托虛實仿真技術，將工程現(xiàn)場引入課堂教學，參照企業(yè)標準，重點將一些大型、高價值很難引入到學校的設備，運用虛擬仿真等技術手段，達到與企業(yè)完全一樣的環(huán)境，為教師能力提升、雙師素質教育以及學生工程實踐能力提升提供發(fā)展空間。
本項目建設立足于現(xiàn)有實訓室建設條件，從教學過程改進和教學內容拓展角度出發(fā)，著力解決以下問題：
★解決實驗室硬件實驗資源不足問題，提高學生實驗實踐能力。
★解決硬件設備進行實驗涉及到的資源損耗過大、危險性較大、實驗過程不可逆且不容易詳細觀察、研究等問題。
★開發(fā)出具有創(chuàng)造性和高水平的電力電子技術虛擬仿真實驗等教學資源，提高學生的綜合設計和創(chuàng)新能力，提高教師的教學能力、拓展實踐領域、豐富教學內容。
★促進教學、科研、技術人員相結合，利于學生和師資的培養(yǎng)，促進教育理念先進、學術水平高、實踐經驗豐富、創(chuàng)新性強的實驗教學團隊盡快形成。借助虛擬仿真軟件的強大功能， 可以促進教學、科研、技術能力的提升，從而促進教學團隊成員的成長和水平提升。
★完善電力電子技術專業(yè)虛擬仿真實訓教學實驗條件、管理體系建設，為提高我校電子信 息工程技術專業(yè)實踐能力提升提供有力支持。
★培養(yǎng)區(qū)域產業(yè)、行業(yè)、企業(yè)發(fā)展繼續(xù)的電子信息類相關專業(yè)實踐創(chuàng)新人才，拓展社會服 務能力，增強服務國家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的能力。
DBC-2 現(xiàn)代電力電子技術實驗裝置
一、概述
DBC-2 現(xiàn)代電力電子技術實驗裝置是依據(jù)西安交通大學王兆安編著的《電力電子技術》（第五版）、《半導體變流技術》教材實驗大綱的要求，吸收國內、外同類產品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。
(此圖片僅作為結構參考，具體實物要根據(jù)配置而定）
二、適用范圍
現(xiàn)代電力電子技術實驗裝置涵蓋了各類院校所開設的"電力電子技術"、"半導體變流技術"等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
三、技術性能
1、輸入電源: 三相四線(或三相五線 380V±10％ 50HZ)
2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃ 相對濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m
3、裝置容量：＜1000W
4、外形尺寸：1700×700×1580 mm
四、裝置的基本裝備
1、DX01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）
�。�1）交流電源（帶有過流保護措施）提供交流電源：三相交流電源220V/1.5A,經過380V//220V 隔離變壓器輸出)
（2）高壓直流電源：輸出220V/0.5A，具有輸出短路保護。
�。�3）數(shù)字式儀表
①．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網輸入線電壓，精度1.0級；
�、冢嬗行е到涣鲾�(shù)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(shù)顯，為交流調速系統(tǒng)提供電壓指示。
�、郏嬗行е到涣鲾�(shù)字電流表一只：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(shù)顯，為調速系統(tǒng)提供電流的指示；
�、埽绷鲾�(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級；
⑤．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，具有短路保護等功能。
�。�4）帶鏡面的指針表：直流電壓表（測量范圍0～±300V，為中零式，精度為1.0級）直流電流表（測量范圍0～±2A，為中零式，精度為1.0級）
�。�5）三相可調電阻（90Ω×2/0.41A一個 、900Ω×2/0.41A兩個）
�。�6）平波電抗器：提供100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線性。
�。�7）給定：±15V可調電壓輸出，帶數(shù)顯，指示輸出電壓。
（8）單相調壓：提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調交流電源，并帶短路保護。
（9）三相整流濾波電路：可對單相及三相交流電源進行整流和濾波，具有輸出短路保護。
�。�10）變壓器：提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗。
�。�11）人身安全保護體系 三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使主電路輸出與電網隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。
電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（12）控制屏其它設施 控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩側設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。
2、DX02實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜，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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DX03 三相可控整流電路（一）
提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗。 三相觸發(fā)電路由KC04、KC41、KC42、4066等集成電路組成，可通過鈕子開關選擇雙窄脈沖或寬脈沖，同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
4、DK05晶閘管觸發(fā)電路
提供單結晶體管觸發(fā)電路實驗、單相交流調壓觸發(fā)電路，鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗，正弦波觸發(fā)電路及TCA785集成觸發(fā)電路。
5、DK07直流斬波實驗
根據(jù)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》(第五版)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�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚˙uck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。
6、DK09新器件特性實驗
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，與給定模塊配套使用，可測定其特性曲線。
7、DK13功率器件驅動與保護電路
主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅動電路及PWM波形發(fā)生器。
�。�1）電源：為驅動電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。
�。�2）驅動電路：包括 MOSFET和IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅動電路采用專用芯片EXB841，其它的由運放、門電路及分立元件組成。
�。�3）PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅動電路提供PWM驅動波形，可以通過頻率調節(jié)旋鈕進行頻率調節(jié)；通過占空比電位器來調節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形，頻率調節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅動電路提供PWM波形，頻率調節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從 0%調至100%。
8、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)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(fā)。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（電阻，電感）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。
9、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流脈寬調速系統(tǒng)
通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節(jié)部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節(jié)部分由兩個PI調節(jié)器組成，并通過速度環(huán)、電流環(huán)構成的反饋回路使電機的轉速穩(wěn)定運行在給定的轉速下。本實驗掛件可完成的實驗項目有：（1）全橋DC/DC 變換電路實驗（2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速實驗。
10、DK19半橋型開關穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開關穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案�？赏瓿�"開關電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內容。
11、DX17實驗元器件
提供晶閘管（均設有RC吸收和保險絲保護）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法）二極管及燈座、RC吸收電路。
12、DK21斬控式交流調壓電路
根據(jù)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》（第五版）相關內容而設計，采用全控型器件 IGBT 管實現(xiàn) “ 斬控式交流調壓實驗 ” 。
13、DX03-1 三相可控整流電路（二）
提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗。 三相觸發(fā)電路由專用晶閘管新型集成觸發(fā)電路Tc787組成，體現(xiàn)了現(xiàn)代晶閘管觸發(fā)技術的最新應用；同時提供六路觸發(fā)脈沖功放電路等。
14、DQ07-1直流發(fā)電機（DC220V，240W）
15、DQ09直流并勵電動機 （DC220V，185W）
16、DQ03-1 固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉速表
17、實驗連接線：
根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)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），里面采用無氧銅抽絲而
成頭發(fā)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(yōu)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(lián)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。
18、★配套電力電子多媒體課件適應所有的教材，內容豐富并可隨意調取。合理地運用多媒體課件教學系統(tǒng)，可以很大程度上減輕老師講課的工作量。(包含以下內容):
第1章 電力電子技術概述
第2章 電力電子器件概述
第3章 晶閘管的結構及導通關斷原理
第4章 晶閘管的特性與主要參數(shù)
第5章 晶閘管的測試
第6章 晶閘管的導通與關斷實驗
第7章 觸發(fā)電路的要求及簡易觸發(fā)電路
第8章 單結晶體管的結構、伏安特性與主要參數(shù)
第9章 單結晶體管觸發(fā)電路
第10章 單相半波可控整流電路電阻性負載的結構與工作原理
第11章 單相半波可控整流電路電感性負載的工作原理
第12章 單相橋式全控整流電路電阻性負載工作原理及主要參數(shù)計算
第13章 單相橋式全控整流電路電感性負載工作原理及主要參數(shù)計算
第14章 單相橋式全控整流電路反電動勢負載工作原理及主要參數(shù)計算
第15章 有源逆變的工作原理
第16章 逆變失敗與逆變角的限制
第17章 單相橋式半控整流電路電阻性負載工作原理及主要參數(shù)計算
第18章 單相橋式半控整流電路電感性負載工作原理及主要參數(shù)計算
第19章 SS6B電力機車牽引電動機主電路
第20章 雙向晶閘管的結構與工作原理
第21章 雙向晶閘管的主要參數(shù)
第22章 雙向晶閘管的測試
第23章 雙向晶閘管觸發(fā)電路
第24章 單相交流調壓電路
第25章 GTO（可關斷晶閘管）的結構與工作原理
第26章 GTR（大功率晶閘管）的結構、特性與工作原理
第27章 IGBT（絕緣柵極晶體管）的結構、特性與工作原理
第28章 DC-DC電路（直流斬波電路）的基本工作原理及降壓斬波電路
第29章 升壓斬波電路與升降壓斬波電路
第30章 直流斬波（開關電源）電路實驗
第31章 感應加熱的原理與發(fā)展歷史及中頻感應加熱電源的用途
第32章 中頻感應加熱電源的組成
第33章 三相半波可控整流電路電阻性負載工作原理及參數(shù)計算
第34章 三相半波可控整流電路大電感負載工作原理及參數(shù)計算
第35章 三相橋式全控整流電路電阻性負載工作原理及參數(shù)計算
第36章 三相橋式全控整流電路大電感負載工作原理及參數(shù)計算
第37章 鋸齒波同步觸發(fā)電路的組成與工作原理
第38章 鋸齒波同步觸發(fā)電路調試
第39章 無源逆變電路的基本工作原理及換流方式
第40章 電壓型和電流型逆變器電路
第41章 單相并聯(lián)逆變電路調試
第42章 變頻器的用途與基本結構
第43章 變頻器主電路結構
第44章 單相橋式PWM逆變電路工作原理
第45章 三相橋式PWM變頻電路的工作原理
第46章 PWM變頻電路的調制控制方式
第47章 單相正弦波脈寬調制SPWM逆變電路調試
五、本裝置能開設的實驗項目（以上配置）
（一）晶閘管觸發(fā)電路實驗項目
1）單結晶體管觸發(fā)電路
2）正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗
3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗
4）單相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由 Tca785 組成）
5）三相集成鋸齒波觸發(fā)電路實驗（由 KC04/KC09 等組成）
（二）晶閘管線路實驗項目
1）單相半波可控整流電路實驗
2）單相橋式半控整流電路實驗
3）單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
4）三相半波可控整流電路實驗
5）三相橋式半控整流電路實驗
6）三相半波有源逆變電路實驗
7）三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
8）單相交流調壓電路實驗
9）三相交流調壓電路實驗
（三）電力電子器件特性及驅動保護實驗項目
1）單向晶閘管（ SCR ）特性實驗
2）可關斷晶閘管（GTO）特性實驗
3）功率場效應管（MOSFET）特性實驗
4）功率晶體管（GTR ）特性實驗
5）絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實驗
6）可關斷晶閘管（GTO）驅動與保護電路實驗
7）功率場效應管（MOSFET）驅動與保護電路實驗
8）功率晶體管（GTR）驅動與保護電路實驗
9）絕緣雙極性晶體管（IGBT）驅動與保護電路實驗
（四）典型新器件線路實驗
1）單相正弦波脈寬調制（ SPWM ）逆變電路實驗
2）半橋型開關穩(wěn)壓電源的性能研究
3）直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、 Cuｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路）
4）斬控式交流調壓電路
5）DC/DC變換電路
（五）直流電機的雙閉環(huán)調速系統(tǒng)
1）直流電機的開環(huán)調速系統(tǒng)（三相全控橋SCR）
2）直流電機的雙閉環(huán)可逆脈寬調速系統(tǒng)（PWM/IGBT）
六、實驗測量儀表組件及掛箱明細表：
| 序號 | 編號 | 名 稱 | 數(shù)量 | 備注 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | DX01 | 電源控制屏 | 1套 | |
| 2 | DX02 | 實驗桌 | 1張 | |
| 3 | DX03 | 三相可控整流電路（一） | 1件 | |
| 4 | DK05 | 晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 | |
| 5 | DK07 | 直流斬波實驗（六種典型線路） | 1件 | |
| 6 | DK09 | 新器件特性實驗 | 1件 | |
| 7 | DK13 | 功率器件驅動與保護電路 | 1件 | |
| 8 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 | |
| 9 | DK17 | 雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流脈寬調速系統(tǒng) | 1件 | |
| 10 | DK19 | 半橋型開關穩(wěn)壓電源 | 1件 | |
| 11 | DK21 | 斬控式交流調壓電路 | 1件 | |
| 12 | DX17 | 實驗元器件 | 1件 | |
| 13 | DX03-1 | 三相可控整流電路（二） | 1件 | |
| 14 | DQ07-1 | 直流發(fā)電機（DC220V，240W） | 1件 | |
| 15 | DQ09 | 直流并勵電動機 （DC220V，185W） | 1件 | |
| 16 | DQ03-1 | 固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉速表 | 1件 | |
| 17 | 連接線 | 高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件 | 1套 | |
| 18 | 課件 | 電力電子多媒體課件 | 1套 |
