| 一、工作条件 1.1 工作电压：三相五线（380V±10% 50Hz ）。 1.2 安全：实验室地面不另铺设绝缘胶，实验挂板模块的面板与后盖不得使用金属材料。 ★二、功能与组成 2.1功能： 满足电力电子、电机拖动以及交直流电机调速实验的基本实验教学的要求。 针对电力电子相关实验内容，可开展基于开源编程环境的闭环控制创新项目设计，可由学生在实验中自主设计核心控制器及闭环控制算法，实现电力电子电路的闭环控制要求。 提供用于电力电子及电机拖动实验的开源虚拟仪器技术配套的实验教程。 ★三、满足以下实验内容： 3.1.基本教学实验： 3.1.1 电力电子技术实验 3.1.1.1整流电路实验（AC-DC） 1）单相桥式半控整流电路实验（观察失控现象） 2）单相桥式全控整流电路实验 3）三相半波可控整流电路实验 4）三相桥式半控整流电路实验 5）三相桥式全控整流实验 6）三相桥式全控有源逆变电路实验 3.1.1.2逆变电路实验（DC-AC） 7）单相桥式逆变与正弦逆变电路实验 8）三相正弦逆变电路实验 9）单相无源逆变电路并网实验 10）PWM调制算法实现 11）基于锁相环的正弦波相位跟踪锁定 3.1.1.3斩波电路实验（DC-DC） 12）直流升压斩波电路实验 13）直流降压斩波电路实验 14）直流升降压斩波电路实验 3.1.1.4调压电路实验（AC-AC） 15）单相相控交流调压电路实验 16）单相斩控交流调压电路实验 17）开关电源电路实验 3.1.2 电机学实验 3.1.2.1 直流电机实验 18） 直流电机固有机械特性测量实验 19） 直流电机人工调节机械特性测量实验 20） 直流电机串电阻调速实验 21） 直流电机弱磁调速实验 22） 直流电机能耗制动实验 3.1.2.2 三相异步电机实验 23） 三相异步电机固有机械特性测量实验 24） 三相异步电机人工调节机械特性测量实验 25） 三相异步电机能耗制动实验 3.1.3 电机调速实验 3.1.3.1直流电机拖动与调速 22）直流电机开环调速实验 23）直流电机转速闭环调速实验 24）直流电机PID转速电流双闭环斩控调速实验 25）直流电机PID转速电流双闭环相控调速实验 3.1.3.2三相异步感应电机拖动与调速 26）三相异步电机机械特性测量 27）三相异步电机V/f开环变频调速实验 28）三相异步电机SVPWM矢量控制开环调速实验 29）三相异步电机闭环调速控制实验 3.1.4 计算机控制实验： 30）基于Matlab-Simulink平台编程环境熟悉 31）计算机控制技术基础——D/A与A/D 32）计算机控制技术——数字PID控制仿真与实际验证 33）一阶控制系统建模 34）二阶控制系统建模 35）基于根轨迹控制器设计 36）基于频率特性的控制器设计 3.1.5 运动控制系统实验： 37）直流电机晶闸管控制转速单闭环控制系统 38）直流电机晶闸管控制转速电流双闭环控制系统 39）直流电机IGBT控制双向可逆转速闭环控制系统 40）直流电机IGBT控制双向可逆双闭环控制系统 41）三相交流异步电机全桥SPWM调频调速系统 42） 三相交流异步电机全桥SVPWM空间状态矢量变频调速系统 43）三相交流异步电机转速闭环空间矢量变频调速控制系统 3.2支持研究性创新性课程设计： 3.2.1 计算机控制与自动控制拓展 1）基于Matlab-Simulink的直流电机闭环调速系统建模 2）基于Matlab-Simulink的直流电机转速闭环运动控制 3）基于Matlab-Simulink的直流电机位置控制系统建模 4）基于Matlab-Simulink的直流电机位置闭环运动控制 5） 基于Matlab-Simulink的交流异步电机调速控制系统建模 6）基于Matlab-Simulink的交流异步电机调速控制 3.2.2 虚拟仪器电机特性测绘 7）直流电机机械特性自动绘制系统探究 8）直流电机工作特性自动绘制系统探究 9）三相异步电机机械特性自动绘制系统探究 10）三相异步电机工作特性曲线自动绘制系统探究 3.2.3 电机拖动控制器设计及算法优化 11）直流电机晶闸管双闭环不可逆调速控制算法优化 12）直流电机斩波双闭环可逆调速控制算法探究 13）三相异步电机空间矢量控制系统编程及算法优化 14）三相异步电机基于矢量控制闭环调速控制系统 3.2.3 电机控制系统动态特性分析及系统校正 15）直流电机双闭环控制系统鲁棒性分析 16）直流电机双闭环控制系统突加负载系统响应分析 17）直流电机双闭环控制系统突加给定系统响应分析 18）直流电机双闭环控制系统动态响应与PID参数设定关系 19）直流电机转速控制系统建模及参数拟合 20）直流电机转速控制系统超前校正法控制器设计 21）直流电机转速控制系统滞后校正法控制器设计 四、详细配置及参数： 1、实验桌及支架 实验装置要求采用分体式设计的实训桌和H形支架结合的形式。实训桌采用钢木结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板材质。桌内采用方钢金属结构(≥40*40mm)，桌腿与桌面采用分体式设计，可独立拆卸安装，桌子的高度可自由调节，实训台桌面可使用宽度≥500mm 。支架采用H形设计，两层铝合金支架结构，可放置A4纸及A4成倍尺寸规格的模块。配置可独立移动的分体式矮柜，采用带锁的三层抽屉设计，带滑动滚轮。桌子尺寸：≥1.8m X 0.8m X 0.8m。 2、实验挂板 （1）所有挂板采用0.5、1、1.5倍A4纸大小的规格，可实现灵活替换；挂板的面板采用防腐、阻燃的绝缘材质，无任何带电金属节点裸露，杜绝触电事故。 （2）三相变压器模块：输入电压三相380V，采用隔离变压器进行浮地保护，输出三相电压对地无压差。每相输出相电压为45V与90V两档，额定电流2A，带有输出电源开启指示。电源含有一路220V直流固定输出，额定电流1A。 （3）配有短路保护模块，对输入电源各相电流进行监控。模块实时监测各个主干路电流，一旦超出安全阈值即切断主电源并发出声光报警。模块具有启动与恢复重启按钮。过电流保护动作触发阈值：2A。 （4）功率器件模块：提供由不同种类功率器件组成的模块，每块模块上具有同种功率器件若干个，包括功率二极管（单块上≥6个）、可控硅（单块上≥6个）、IGBT（单块上≥6个），MOSFET（单块上≥4个）。模块上的各个功率器件独立陈列，控制门极与阴、阳极接线独立引出。学生需要通过这些接线柱与电阻电容等器件连接搭建电路。 （5）SPWM滤波模块：提供1kΩ/25W的电阻负载2个，5mH/3A的电感负载3个，4.7uF/400V的电容负载3个。该模块提供正弦逆变及整流电路滤波的电容、电感器件。器件的接线端独立引出，彼此不相连。学生需要通过导线连接搭建电路。 （6）RL负载模块：提供功率不小于200W的纯阻性负载1个，载流不小于1.5A的电感负载不少于2组。电感带有中心抽头。器件的接线端独立引出，彼此不相连。学生需要通过导线连接搭建电路。 （7）灯负载模块：提供观测实验现象的磨砂灯泡4个，单个灯泡额定电压230V，功率40W。 （8）开关电源模块：包含高频隔离变压器、桥堆电路及LC滤波组成。输入电压：0-200V，输出电压：0-50V。频率范围5kHz-20kHz。 ▲（9）计算机开源实时测量控制模块：由PCIe接口的数据采集卡及接口板模块组成，采集卡安装在计算机主机箱内。整个模块作为实训中核心控制器，控制功率器件的开关，也能测量相关电信号，在计算机软件界面呈现。含有4通道模拟量输入（差分输入）,2通道模拟量输出，3通道数字量输入，6通道数字量输出，2通道计数器。模拟量输入单通道最高采样率250点/秒，输入范围±10 V, ±2 V, ±1 V, ±200 mV可选择，分辨率16位，-3dB信号带宽600kHz，4k缓存。模拟量输出单通道最高更新率1M点/秒，输入电压范围±10 V，分辨率16位，驱动能力±5mA，压摆率2.2V/us，10k缓存。数字量/计数器功能：TTL电平标准，基准时钟80MHz。32位计数器。支持C#开源编程环境，投标现场提供基于C#编写的程序演示视频，演示以上输入输出功能。 （10）示波器通道隔离测量放大器：配合示波器用于测量两路以上不共地信号的波形。采用光电耦合原理，实现输入信号接口与输出测量波形端口隔离。该模块提供四路输入信号，最多可同时测量四路信号。三路为电压输入，一路为电流输入。电压输入最大值600V，电流输入最大值5A。三路电压通道带有衰减选择，衰减倍数1，10，100可选择，输出电压范围：正负10V，有饱和指示。一路电流通道转换比1V/A，带有饱和指示。 ★（11）PCIe采集卡通道隔离测量放大器：配合PCIe数据采集卡，用于测量两路以上不共地信号的波形。采用光电耦合原理，实现输入信号接口与输出测量波形端口隔离。该模块提供四路输入信号，最多可同时测量四路信号。三路为电压输入，一路为电流输入。电压输入最大值600V，电流输入最大值5A。三路电压通道带有衰减选择，衰减倍数1，10，100可选择，输出电压范围：正负10V，有饱和指示。一路电流通道转换比5V/A，带有饱和指示。 （12）多功能真有效值表：数字多功能表，真有效值测量，采样率1kHz以上。可测量电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、功率角等多个物理量。电压测量范围：500V，0.5级；电流测量范围：2A，0.5级；功率测量范围：1000W，0.5级；自动量程选择。交流直流信号通用。 3、电机机组及相关组件 （1）直流他励电动机：额定电压220V，额定功率200W，额定励磁电流0.3A，额定电枢电流1.2A，额定转速1800rpm，最大转矩1Nm。 （2）三相交流异步电机：额定电压：380V/220V(星/三角)，额定电流：1A，额定功率100W，额定转速1450rpm，额定状态下效率：0.86。 ★（3）转矩转速测量装置：扭矩量程： 0-2N.m，精度：0.5%，转速范围：0-5000 rpm，供电：±15VDC，扭矩信号：5-15KHZ，转速信号：60 脉冲/转，过载能力：150%。信号可变送进入计算机采集接口，用于自动电机特性曲线绘制。 ▲（4）电机加载单元：磁滞制动器，恒流控制。额定扭矩：3Nm，额定电流：500mA 转动惯量：3.2 kgcm2，最高转速：*****rpm。带有模拟电路控制输入端，模拟控制电压：0-10V。可结合计算机软件实现电机特性曲线自动测量。投标现场提供自动测量三相异步电机特性曲线演示视频。 ▲（5）转动惯量飞轮模块：金属材料同轴飞轮模块，用于提高电机转动惯量，使得小功率电机模拟出大容量电机加速及减速过程中的恒流加速段。恒流加速时间大于1s。投标文件中提供证明加速时间的依据。 （5）所有电机及组件采用铝合金型材统一底座，各电机及测量单元采用软连接方式。所有电机及组件可手动拆卸拼装。 4、实验教学软件交互程序 ▲（1）提供用户可操作的计算机程序及人机交互用户界面，可针对不同实验内容，通过数据采集卡，产生功率器件需要的触发信号，完成整流、逆变、斩波等不同的实验内容。投标文件中提供三相整流、单相逆变、升压斩波三个实验的控制程序界面。 ▲（2）交互程序的用户界面上可以显示实时测量的电路中的信号波形，可同时显示4个以上通道的波形。测量波形可在同一坐标系下显示，也可以在各自分开坐标系下显示。显示刻度及时间轴可以由用户手动调节缩放。测量波形数据可以支持.csv格式导出，可以以图片格式直接保存。显示坐标支持主从两级坐标显示。投标现场提供以上功能的演示视频。 ▲（3）交互程序的用户界面上，用户在程序运行后，可以修改控制参数，调整对应的触发信号，改变主电路状态。修改参数包括整流电路触发角，PWM调制的载波频率、调制波频率、调制幅度、斩波电路的占空比等。实验中，参数修改可以在程序运行状态下实时进行，不需要关闭窗口重新启动程序。投标现场提供以上功能的演示视频。 5、C#开源软件编程平台接口： ▲（1）提供支持数据采集卡的开源编程软件驱动代码，可以在通过C#语言编程，实现对采集卡模拟量输入输出、数字量输入输出的数据采集和输出控制。可以通过C#语言编程实现对采集卡输入输出功能进行通道配置、采样率配置、工作模式选择、任务触发方式配置。投标现场提供样例程序演示视频演示以上功能。 ★（2）基于该C#编程平台接口，用户可在VS编程环境下，在Windows操作系统中通过对数据采集卡资源调用，实现实时系统功能算法开发。用户可以利用C#编程语言，自主开发不同的控制算法，并直接生产可执行代码在硬件设备上运行，验证结果。开源平台支持模拟信号最高采样率1MHz，模拟信号输出更新率最高1MS/s，数字信号输出更新率最高10MHz,数字信号采样率1MHz，开环控制最小步长10us，闭环控制最高频率1kHz。 （3）提供对接Matlab-Simulink编程开发接口服务程序，使得用户可以在Simulink环境中，直接连接硬件数据采集卡，调用采集卡的输入输出。用户可在Simulink环境下，通过该接口服务程序，直接生成可执行代码，连接硬件实验台，实际效果。 ★6、要求为教师配有一套互联网+实验报告管理系统，能够为实验实训报告的无纸化、高效化、智能化、结构化提供保障，(1)包含数据采集系统和AI智能云平台管理软件。(2)数据采集系统进行实验报告的图像采集，自动识别学生信息，并自动填入编号、报告标题、科目、任课老师、学号、姓名等信息，无需人工输入；实现文档扫描、传送、保存等功能。(3)AI智能云平台管理软件服务端在线阅览上传的实验报告内容。(4)投标现场提供以上功能的演示视频。 7、其他附件 （1）提供连接导线为≥1mm2超软优质多股铜芯线，≥4mm接线插头带护套，用于强电回路接线。另提供≥2mm接线插头作为控制回路连接导线。 （2）示波器导线一头为BNC端子一头为标准型≥4mm端子。 ★8、实验台工作站： （1）≥Intel I7-10代以上CPU，8核以上，16逻辑处理核单元，支持多线程运行。 （2）内存≥16G，硬盘≥1T配置 （3）配有至少一个PCIe扩展卡槽 （4）显示器不小于23寸 9、学生凳48把：长宽高不小于33*25*45cm。凳面厚度不小于18mm采用E1级三聚氰胺板材，凳子为钢木结构，截面不小于25*25mm，横撑不小于20*20mm，管壁厚度不小于1.0mm焊管，浅蓝面板，四周封边一次注塑成型，气保焊接，表面处理采用高压静电喷涂。 10、实验室要求交钥匙工程。本次投标人的投标报价含货物供应、安装、运输、调试、相关材料、税金等所有费用，学校不再支付任何费用。 | 
