I. Visão Geral
A bancada de testes abrangente de eletrônica de potência GL-DLDZ-2A é utilizada principalmente em disciplinas de eletromecânica e automação: experimentos sobre princípios de motores e tração elétrica (controle de motores e elétricos), tecnologia de eletrônica de potência, sistemas de controle de transmissão elétrica, etc. Ela permite a realização de atividades práticas de ensino e oferece ampla liberdade de expansão para atender às necessidades de pesquisas mais aprofundadas no futuro.
II. Características do Produto
1. O design estrutural exclusivo, que combina módulos fixos (cargas, fontes de alimentação AC e DC e módulos de grande peso adotam estruturas fixas) e módulos suspensos, não só reduz o trabalho preparatório do professor antes do experimento, como também facilita a expansão das funções da bancada.
2. Além de realizar projetos experimentais tradicionais, a bancada destaca a pesquisa em dispositivos eletrônicos de potência modernos e teoria de controle atual.
3. O equipamento experimental possui funções completas de proteção para segurança pessoal e do equipamento. A saída da fonte de alimentação AC do equipamento possui função de proteção contra sobrecorrente, e um circuito de proteção contra alta tensão é fornecido na extremidade de cada orifício de observação do pulso de disparo. O dispositivo de alimentação também possui um circuito de proteção de segurança. Para evitar a sobreposição de sinais elétricos fortes em circuitos elétricos fracos, três tipos de fios experimentais são utilizados, impedindo que os alunos conectem incorretamente os fios de alta e baixa tensão durante a fiação, o que poderia danificar o circuito de baixa tensão.
4. Motor experimental: A potência do motor experimental utilizado varia entre 100 e 200 W e foi especialmente projetado. Seus parâmetros e características simulam motores de pequeno e médio porte.
III. Condições técnicas do produto
1. Potência da máquina: <1,5 kVA;
2. Potência de operação: ~3N/380 V/50 Hz/3 A;
3. Dimensões: 1565 mm * 720 mm * 1650 mm
4. Peso: < 150 kg
IV. Projeto Experimental de Bancada de Teste Abrangente de Eletrônica de Potência
1. Experimento com circuito retificador controlado de meia onda monofásico
2. Experimento com circuito retificador de meia onda controlado em ponte monofásico
3. Experimento com circuito retificador totalmente controlado em ponte monofásico e inversor ativo
4. Experimento com circuito retificador controlado de meia onda trifásico
5. Experimento com circuito retificador de meia onda controlado em ponte trifásico
6. Experimento com circuito retificador totalmente controlado em ponte monofásico e inversor ativo
7. Experimento com circuito inversor ativo de meia onda trifásico
8. Experimento com circuito retificador totalmente controlado em ponte trifásico e inversor ativo
9. Experimento com circuito regulador de tensão AC monofásico
10. Experimento com circuito regulador de tensão AC trifásico
11. Determinação dos parâmetros e características de ligação do sistema regulador de velocidade DC por tiristores
12. Depuração das unidades principais de regulação de velocidade DC por tiristores
13. Pesquisa sobre as características estáticas de um sistema de regulação de velocidade DC irreversível de malha fechada simples
14. Sistema de regulação de velocidade DC irreversível de malha fechada dupla por tiristores
15. Sistema de regulação de velocidade DC reversível sem recirculação lógica
16. Sistema de regulação de velocidade por largura de pulso DC (PWM) com controle de malha fechada dupla
17. Sistema de regulação de tensão e velocidade de motor assíncrono trifásico de malha fechada dupla
18. Sistema de regulação de velocidade em cascata de motor assíncrono trifásico de malha fechada dupla
19. Experimento com circuito de disparo de transistor de junção única e circuito retificador controlado de meia onda monofásico
20. Experimento com circuito de disparo por deslocamento de fase síncrono de onda senoidal
21. Experimento com circuito de disparo por deslocamento de fase síncrono de onda dente de serra
22. Experimento com circuito de disparo integrado Siemens TCA785
23. Medição dos principais parâmetros de transistor de efeito de campo de potência (MOSFET)
24. Pesquisa sobre o circuito de acionamento de transistor de efeito de campo de potência (MOSFET)
25. Pesquisa sobre as características do transistor bipolar de porta isolada (IGBT) e seu circuito de acionamento
26. Pesquisa sobre o circuito de acionamento do transistor de potência (GTR)
27. Pesquisa sobre as características do transistor de potência (GTR)
28. Experimento com tecnologia de chaveamento suave
29. Pesquisa de desempenho do circuito chopper DC
30. Pesquisa de desempenho do circuito de conversão de frequência AC/DC monofásico
31. Experimento de regulação de tensão AC por chaveamento
32. Experimento com circuito de conversão DC/DC em ponte completa
33. Experimento com fonte de alimentação chaveada direta de terminação única
34. Experimento com fonte de alimentação chaveada flyback de terminação única
V. Descrição das funções técnicas do produto
1. Descrição da proteção de segurança da bancada experimental
1) Proteção de segurança pessoal do equipamento
① A proteção flutuante do transformador de isolamento trifásico isola completamente a energia experimental da rede elétrica, desempenhando um papel eficaz na proteção da segurança pessoal;
② A entrada de energia trifásica está equipada com um protetor de fuga de corrente. O interruptor pode ser desligado quando a corrente de fuga do equipamento for superior a 30 mA, atendendo às normas nacionais de segurança para aparelhos elétricos de baixa tensão;
③ A saída do transformador de isolamento trifásico está equipada com um protetor de fuga de tensão. Caso haja uma tensão de fuga na bancada experimental, ele será desligado automaticamente.
④ O fio experimental de alta tensão utiliza um fio totalmente revestido de plástico. O interior do fio é composto por fio de cobre isento de oxigênio, trançado em um fio fino e multifilar com textura macia. A bainha é feita de fio de diâmetro grosso e com tratamento anti-endurecimento. O plugue é feito de peças de cobre maciço para evitar a possibilidade de choque elétrico causado pelo contato dos alunos com a parte metálica.
2) Sistema de proteção de segurança do equipamento
① A saída de energia AC trifásica está equipada com funções de proteção dupla contra sobrecorrente e curto-circuito em circuitos eletrônicos e fusíveis. Quando a corrente de saída for superior a 3A, a fonte de alimentação pode ser desconectada e um alarme será emitido;
② O cátodo do gate do tiristor e os orifícios de observação de cada circuito de disparo estão equipados com funções de proteção contra alta tensão para evitar que os alunos façam conexões incorretas;
③ A mesa experimental utiliza três tipos de fios experimentais, que não podem ser conectados uns aos outros. A corrente forte utiliza um fio experimental de segurança totalmente revestido de plástico, e a corrente fraca utiliza um fio experimental com núcleo de metal nu (o diâmetro real do cobre do núcleo é maior que o do fio de corrente forte). O orifício de observação utiliza um fio experimental nº 2 para evitar a possibilidade de os alunos operarem incorretamente e conectarem a corrente forte ao ponto fraco;
④ A fonte de alimentação AC e DC da mesa experimental possui proteção contra sobrecorrente.
2. Descrição técnica do painel de controle
1) Painel de controle e mesa experimental
A mesa experimental é feita de liga de alumínio e o tampo é de MDF de alta densidade, anticorrosivo e à prova de fogo. Possui um design elegante e está equipada com duas gavetas e um armário para guardar ferramentas, caixas suspensas e materiais. A mesa experimental possui quatro rodízios para facilitar a movimentação e a fixação, o que contribui para a organização do laboratório.
2) Painel de controle de energia
Fonte de alimentação AC trifásica: As fontes de alimentação AC trifásica de 220 V e 240 V são fornecidas através de um seletor rotativo industrial, oferecendo energia de entrada para regulação de velocidade DC e AC com proteção contra sobrecorrente. A energia é fornecida aos alunos para os experimentos após passar por circuitos de proteção de segurança, como proteção contra fuga de corrente, transformador de isolamento trifásico e proteção contra fuga de tensão.
3) Painel de funções auxiliares
① Fonte de alimentação para excitação de motores: Fornece um conjunto de fontes de alimentação para excitação de motores DC com interruptores de potência independentes e um voltímetro digital.
② Reator: Fornece reatores de suavização e filtros RC necessários em experimentos de regulação de velocidade CC. Os reatores de suavização utilizam o método de derivação central, com capacitâncias de 50 mH, 100 mH, 200 mH e 700 mH, respectivamente. Mantém a linearidade quando a corrente é inferior a 1,5 A. O reator também pode ser usado como carga indutiva em experimentos de tecnologia de eletrônica de potência.
③ Fonte de alimentação DC regulada: Fornece alimentação DC regulada de ±15 V/1 A; alimentação CC regulada de 24 V/2 A. Com interruptor independente e proteção contra curto-circuito, proteção contra sobrecorrente, etc.
④ Transformador trifásico: Utilizado como transformador inversor no sistema de regulação de velocidade em cascata e no circuito inversor ativo.
⑤ Resistor trifásico ajustável: Forneça um conjunto de resistores ajustáveis ​​de 100-1000 Ω/1 A para resistência de carga do gerador e outras cargas resistivas experimentais, bem como para resistência de partida do motor.
⑥ Resistência de partida do motor: Resistência de partida do motor com enrolamento ajustável em cinco velocidades: 0 Ω, 2 Ω, 5 Ω, 15 Ω, ∞.
3. Descrição técnica dos componentes experimentais mais utilizados
1) Circuito de disparo de tiristor (componente I)
Fornece circuito de disparo integrado TCA785, circuito de disparo síncrono de onda dente de serra e circuito de disparo síncrono de onda senoidal com saídas para observação, facilitando e tornando a operação segura.
2) Circuito de disparo trifásico  (componente I)
Circuito de disparo: utiliza circuito integrado digital, com forte capacidade anti-interferência, intervalo de pulso trifásico uniforme, boa consistência, produz pulsos duplos estreitos, com faixa de defasagem de pulso de 0 a 160°.
3) Circuito principal de tiristor trifásico
Circuito principal: composto por 12 tiristores, 6 diodos, reator de suavização e circuito de absorção RC.
4) Circuito de controle de velocidade do motor  (componente I)
Fornece os seguintes módulos: inversor, bloqueador de zero, tensão de entrada, conversor de velocidade, regulador de velocidade e regulador de corrente. Equipado com resistores e capacitores de realimentação do regulador, os parâmetros do sistema podem ser alterados de forma flexível durante o experimento para observar os efeitos de diferentes parâmetros na estabilidade e no tempo de resposta do sistema.
5) Circuito de Controle de Velocidade do Motor (II)
Fornece os seguintes módulos: Identificação de Polaridade de Torque (DPT), Detecção de Nível Zero (DPZ) e Controlador Lógico (DLC).
6)  Dispositivos de Potência
Este projeto de módulo experimental não só inclui o circuito de acionamento e a pesquisa das características de chaveamento de GTR, MOSFET, IGBT, GTO e outros dispositivos, como também analisa a aplicação de diodos de recuperação rápida, optoacopladores de alta velocidade, indutores, etc., em circuitos eletrônicos de potência.
7)  Circuito Chopper DC
Seis experimentos típicos podem ser realizados: Buck Chopper, Boost Chopper, Boost-Buck Chopper, Cuk Chopper, Sepic Chopper e Zeta Chopper. Todos os circuitos utilizam componentes discretos e os alunos os constroem por conta própria.
8)  Circuito de Disparo por Tiristor II Componentes
Fornece um circuito retificador de ponte trifásico composto por 6 diodos e um circuito de disparo por transistor de junção única para cada orifício de observação.
9)  Princípio de conversão de frequência AC/DC monofásico
Os projetos experimentais que podem ser realizados são: (1) O processo de formação da onda SPWM; (2) As condições de operação e formas de onda dos circuitos de conversão de frequência AC/DC sob diferentes cargas (resistência, indutância e motor), e a influência da frequência de operação na forma de onda do circuito; (3) As características de operação do chip driver integrado dedicado para tubo IGBT.
10)  Sistema de regulação de velocidade DC com conversão DC/DC em ponte H de malha fechada dupla
Os projetos experimentais que podem ser realizados são: (1) Experimento com circuito de conversão CC/CC em ponte completa; (2) Experimento de regulação de velocidade por largura de pulso DC reversível em malha fechada dupla.
11)  Regulação de tensão por controle de chaveamento AC monofásico e tecnologia de chaveamento suave
O circuito de regulação de tensão por controle de chaveamento AC monofásico consiste em um circuito principal e um circuito de controle. Os principais componentes do circuito de controle são: circuito de modulação por largura de pulso (PWM), unidade de detecção de tensão e corrente, circuito de acionamento, etc.
12)  Fonte de alimentação chaveada flyback single-ended
A faixa de tensão AC de entrada é de 50V a 200V, e a saída consiste em três conjuntos de tensão DC, respectivamente +5V/5A; +12V/1A; -12V/1A. A taxa de variação da tensão de saída é inferior a 0,3% quando a tensão AC de entrada e a carga de saída DC variam.
13) Fonte de alimentação chaveada forward single-ended
Utiliza um circuito integrado dedicado como controlador PWM, que pode acionar diretamente o transistor de efeito de campo de potência MOSFET.
14) Voltímetro digital AC YB10
Três voltímetros AC: com interface de comunicação, seleção automática de faixa com múltiplas velocidades, gabinete de grau industrial de 48 mm x 96 mm, precisão: 0,5 nível, faixa: 0-500 V.
15) Amperímetro digital AC YB11
Três amperímetros AC: com interface de comunicação, seleção automática de faixa com múltiplas velocidades, gabinete de grau industrial de 48 mm x 96 mm, precisão: 0,5 nível, faixa: 0-5 A.
4. Trilho guia do motor e descrição técnica do motor
1) Motor DC de derivação DJ02: PN=185W, nN=1600 rpm, IN=1,1A, UN=220V
2) Gerador DC DJ03: PN=185W, nN=1600 rpm, IN=1,1A, UN=220V
3) Motor assíncrono trifásico com enrolamento de fio DJ11: PN=100W, IN=0,6A, nN=1400 rpm, UN=220V, conexão em Y
4) Trilho guia do motor DJ01, encoder fotoelétrico e tacômetro
5. Fio experimental
O fio de conexão experimental adota um conector plug-in totalmente fechado de alta confiabilidade, com fio de cobre isento de oxigênio trefilado em 128 filamentos tão finos quanto um fio de cabelo, textura macia, e a bainha é feita de fio de diâmetro grosso e com tratamento anti-endurecimento. O plugue é feito de cobre maciço.