第一章 EL-DS-Ⅲ型电气控制综合实验系统介绍
EL-DS-III型电气控制综合实验系统是针对工科高校本、专科电气信息类电气工程及其自动化专』业以及自动化专业的实验教学而设计的，适合于《电力电子技术》、《自◎动控制原理》、《计算机控制技术》、《电器控制技术》、《直流调ㄨ速系统》、《交流调速系统》、《变频技术》以及非电机专业的《电机与拖动基础》等多门课程的教学实验。
实验系统在坚持原有功能多、可扩展性强ω 的原则同时，进一步提高了实验内容设置的系统性。实验∑系统主体结构和基本功能单元与▓老型号相似，仍然采用固定单元和活动挂件组合的形式，在功能单元的划分和布局方＠面较原来型号有较大改进。新单元的划分提高了实验单元的通用性，降低了功能单元的冗余，提』高了产品的可靠性，从而大大降低了产品的生产和维护费用。总体说，EL-DS-Ⅲ型ζ电气控制综合实验系统是在DS-Ⅱ型产品的基√础上，进一步○合理布局、功能扩充而成。该型〖实验系统具备DS-Ⅱ型产品的全部功能，同时加强了电力电子和电器控』制实验功能，而且完善了电机与拖动基础实验功能。
一、外形更美观、结构布局更合理、保护更全▃面
图1 综︾合实验系统布局图
1、实验台的外形比例更协调，更加符合大众审美观点♀。
2、面板颜色采用银↓灰色，面板上的插线孔根据功能和信号的性质不同采用不同颜色和大小加以区分，使实验线路清晰明了，同时又提高了实验系统整体的美观性。
3、机组颜色采用的是与面板类似的银灰色，不仅外形」精美，也能与实验系统很好的融为一体，提高了实验系统Ψ的档次。
4、实验系统功能々单元布局采用主电路在右，控¤制电路在左上，检∮测单元和系统操作单元在左下的原则；使系统的功能分布明了，实验连线方便。操作人员可以远离主电路，使实验更安全。强弱电电路的分开布局使电路之间的干扰降低，提高了实验系统的可靠性。系统布局示意图见图1。
5、面板采用轻型绝▆缘材料，挂件内功能单元的合理布局使得挂件的体积和【重量都大幅降低，更加方便实☉验过程中的更换，同时也有利于储运。
6、系统具有“漏电”、“过压”、“欠压”、“过流”、“缺相”、“乱序”、“欠磁”等完备的保护功能，而且在出现错误的时候可以通过声音和指示灯给出双重提示，同时切断主电源。报警信号需要通过外部的复位按钮进行清除，更有利于错误的准确定位。保护功能可「以根据实验的需要进行选择，保护功能可以通过系统工作模式◥开关进行设定，使系统ㄨ更灵活。
7、系统提供※了漏电保护功能，以避免出现异常造成触电情况；高压输入端没有外引，大大降低了触电的几率；高压输出则采用隔离变压器与电网隔离，可以有效防止触电。
8、所有主电路挂箱都有︼可方便更换的熔断器或者自＠ 恢复保险，能够更可№靠地保护设备安全。在成本允许⊙的情况下将由于误操作造成的设备损失降到最低。
二、低成本、高可靠性，给用户提供了更高∏的性价比。
1、面板材料的合理选择使成本降低。
2、主电路容量减小，降低了功率器件及其驱动电路的成本。
3、功能单元的合理划分，提高了个单元利用率，降低冗余，从而在不损失功能的情况下进一【步降低材料成本。
4、各功率输出部ω分（如电源、变压器），都采用了自恢复的保∩护或者廉价优质的面板安装式保险管，提高了』产品的可靠性→，降低了维护成本，进一步让利于用户。
5、单元电路都相应采取了抗干扰设计，使系统工作更可靠。
6、重要器件采用外国先进设备，如IPM模块采用三菱公司的PM25RSB120三相智◢能功率模块；光电旋转编码器采用日本欧姆龙公司的E6B2-CWZ6C光电旋转编码器等¤等。这些都增加了设备工作的稳定性及可靠性。
三、专业性ω 更强，配套★更完备
1、实验项目的设置能够满足从高到低不同层次的用户要求。
2、实验系统中的每个挂件都配有详细的使用说明书。
3、根据不同的系统配置编写了多种实验指南，包括《直流调速系统卐实验指南》、《交流调速系统实验指南》、《电力电子技术实验指南》、《电机与ζ拖动实验指南》、《电器控制实验指▽南》、《自动控制⌒原理实验指南》；随着实验系统的功能扩充，还会有更多。另外，每个挂件部分都配有详细的使用说明书以方便用户更好的使用本实验台系统。
4、实验指南的编写是从课程要求出发，结合实验系统本身的特点，详细介绍多种实验内容和♂方案，用户可以根据学校的具体条件合理选择实◥验内容和实验项目。
四、实验内容≡更丰富、系统功能更强大
1、电机调速实验ζ
根据交直流电机调速技术的发展过程，参考目前大多数学校的教学要求，实验系统提供了如下典型的电机调速技术实验内容：
（1）直流电机调速技术实验项目
Ⅰ 以晶闸⊙管全控桥构成主电路基于晶闸管变流技术的直流电机调速系统
实验一 带电流截止负反馈的转速负反卐馈直流调速系统
实验二 转速、电流双闭环直流调速系统
实验三 转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统
实验四 转速、电流、电压三闭环直流调■速系统
实验五 自然环流可逆直流调速系统
实验六 给定和可控环流可逆直流调速系统
实验七 逻辑无环流可逆直流调速系统
实验八 错位无环流可逆直流调速系统
Ⅱ 以全控型器件构成主电路的基于PWM脉宽调制技术的直流电机调速系统
实验一 带电流截止负反馈的转速负反馈单极性PWM不可逆直◆流调速系统
实验二 转速、电流双闭ζ环单极性PWM不可逆直流调速系ㄨ统
实验三 带电流截止负反馈【的转速负反馈双极性PWM不可逆直流调速█系统
实验四 转速、电流双闭环双极性PWM不可逆直流调速系统
实验五 转速、电流双闭环双极性PWM可逆直流调速系统
（2）交流电机调速技术实】验项目
Ⅰ 以双向晶闸管构成主电路的异步电动机交流调压调速系统
实验一 鼠笼转子异步电动机开环变压调速系统
实验二 转速、电流双◥闭环控制的鼠笼转子异步电动机变压调速系统
Ⅱ 以晶々闸管全控桥构成能量回馈电路的异步电动机串级调速系统
实验一 绕线转子异步电动机的开环串级调速系统
实验二 转速、电流双闭环控制的绕线转子异步电动机串级调速系统
Ⅲ 以全控型功率器件构成主电路的鼠笼三相异步电动机变频调▆速系统
实验一 恒压㊣ 频比控制的异步电动机的机械ζ特性研究
实验二 转速开环的电压↓源型异步电动机变频调◥速系统
实验三 转※速闭环的电压源型异步电动机变频调速系ξ 统
实验四 转速、电流双闭环的电压源型异步电动机变频调速系统
实验五 转速闭环、转差频率控制的异步电动机变频调速系统
Ⅳ 通用变频器应用实验（具体实验项目根据选择变频器型号而定）
实验一 变频器的♀认识实验（基本〗操作及参数设定）
1) 数字执行机构的操作方法实验
2) 输入电压设定╲实验
3) 外部终端信号的运∩行实验
4) 设定变频器时间实验
5) 速度设置实验
6) 变速度运行实验
7) 紧急制动的方法实验
8) 紧急直流制动实验
9) 设定频率的变化特性实验
10）运转中制动的设定标准实验
11）输出功能的选择实验
12）按客户需求增加的∞其它实验
实验二 开︻环系统实验
实验三 多段恒速运转实验
实验四 闭环系统实验
实验五 速度定位系统实验
实验六 PID控制系统
（3）计算机控制交、直流电机调速技术实验项目
实验一 带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统
实验二 转速、电流双闭环直流调速系统
实验三 转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统
实验四 转速、电流、电∮压三闭环直流调速系统
实验五 带电流截止负反馈的转速负反馈单极性PWM不可逆直流调速系统
实验六 转速、电流▂双闭环单极性PWM不可逆直流调速系统
实验七 带电√流截止负反馈的转速负反馈双极性PWM不可逆直流调速系统
实验八 转速、电流双闭环双极性PWM不可逆直流调速系统
实验九 恒压频比控制的异步电动机↘的机械特性研究
实验十 转速开环的电压源型异步电动机变频调速系统
实验十一 转♂速闭环的电压源型异步电动机变频调速系统
实验十二 转速、电流双闭环的电压源型异步电动机变频调速系统
实验十三 转速闭环、转差频率控制的异步电动机变频调速系统
2、电力电子技术实验
（1）典型电力电子器件实验
实验一 单结晶体管触发电路的⊙研究◥
实验二 单相锯齿波移相触发电路的研究
实验三 三相锯齿波移相触发电路的研究
实验四 单相PWM、SPWM脉宽调制波形发生电路的研究』
实验五 基本♂型三相SPWM脉宽调制波形发生电路的研究
实验六 改进型（三卐次谐波注入）三相SPWM脉宽调制波形发生电路的研究
实验七 SCR（单向和双向）特性与触发实验
实验八 GTR的特性、驱动与保护实验
实验九 MOSFET的特性、驱动与保护实验
实验十 IGBT的特性、驱动与保护实验
（2）电力电子变换技术实验
Ⅰ AC-DC变换技术
实验一 单相半波可控整流电路
实验二 单相全波可控整流电路
实验三 单相桥式半控整↙流电路
实验四 单相桥式▂全控整流电路
实验五 三相半波可控整流电路
实验六 三ㄨ相桥式半控整流电路
实验七 三相桥式全控整流电路
Ⅱ DC-DC变换技术
实验一 Buck变换电路研究】
实验二 Boost变换电路研究
实验三 Buck-Boost变换电路研究
实验四 Cuk变换电路研究
实验五 Zeta变换电路研究
实验六 Sepic变换电路研究
实验七 全桥DC-DC变换电路研究
实验八 正激型变换电路的研究
实验九 反激型变换电路的研】究
Ⅲ DC-AC变换技术
实验一 单相SPWM电压型逆变电△路研究
实验二 三相SPWM电压型逆「变电路研究（基本型和改进型）
实验三 三相有源逆变电路研究
Ⅳ AC-AC变换技术
实验一 单相交流调压电路
实验二 三相交流调压电路
实验三 单相斩控式交流调压电路
实验四 单相交流调功电路
Ⅴ 软开关变换技术
实验一 零电〖压开通型PWM电路的研究（ZVS PWM）
实验二 零电流关断型PWM电路的研究（ZCS PWM）
Ⅵ 综合电力电子变换技术
实验一 半桥型开关电源电路的研究
实验二 有源功率因数校正电路研究
实验三 晶闸管直流电机调速电路研究
实验四 PWM直流电机调速电路研究
实验五 鼠笼式三相异步电动●机变压调速电路研究
实验六 鼠笼式三相异步电动机（VVVF）变频调速电♀路研究
实验七 绕线式三相异步电动机串级调速电路研究
3、电机与拖动实验
（1）直流电机实验
I 直流发电〖机的实验研究
实验一 直流机组额定参数读取
实验二 他励直流发◆电机空载特性的测定
实验三 他励发电机的外特性测试
实验四 观察并励发电机自励过程
实验五 并励发电机的外特性测试
Ⅱ 直流电☉动机的实验研究
实验一 熟悉直々流电动机的名牌数据、实验电路的组○成
实验二 直流电动机的起动、制动和︻旋转方向的控制
实验三 他励直流＠ 电动机的固有特性和人为特性
实验四 他励直流电动机的调速特性和调速方法
实验五 并励直流电动机的实验研究
Ⅲ 直流发电机－电动机系统的机械特性和过渡过程
实验一 熟悉电机的名牌数据和实验电路的组∞成
实验二 测定直流发电机G、直流电动机M的电枢电阻
实验三 测定直流发电机G的空载特性■E d = f（ i f g ）
实验四 测定“直流发电机－电动机系统” 的机械特性
实验五 “直流发电机－电动机系统”在空载起、制动和反转时的过渡过程
（2）变压器实◣验
Ⅰ 单相变ㄨ压器的实验研究
实验一 单相变压器“电压比K”的实※验测定
实验二 单相变∞压器的空载试验
实验三 单相变压器的短路试◢验
实验四 单相变压器的负载试验
Ⅱ 三相变压器的实验研≡究
实验一 测定三相变压器的极性
实验二 确定三相变压器的联接组标号
实验三 观测不同联接组时的空载电流和空载电势波形
（3）异步电机实验
Ⅰ 三相▓异步电动机的实验研究
实验一 熟悉三相异步电动机的名▲牌数据
实验二 “绕线转子”异步电动〇机的起动
实验三 “笼型转子”异步电动机的起动
实验四 三相卐异步电动机的正、反转控制
实验五 三相异步电动机的参数测定
实验六 三相异步电动机工作特性的测定
Ⅱ“绕线转子” 异步电动机在各种运转状态下机械特性的测试：实验内容可根据教材自拟
4、电器控制实验
（1）认识继电器
实验一 继电→器认识实验
（2）电气①控制电路基本环节
实验一 点动控制和自锁控制环节
实验二 多地控制和可逆控制环节
实验三 顺序启动控制和顺序停止控制环节
实验四 延时控▂制环节
实验五 保护环节和状态量控制环节
（3）电气控制电路基本Ψ 环节的组合应用
实验一 三相异步电动机的Y/△启动控制线路
实验二 三相异步电动机延时启动№与延时停止线路
实验三 三相异步电动机★正反转控制线路
5、自动∏控制原理实验
实验一 典型环节及其阶跃响应
实验二 二阶▲系统的阶跃响应
实验三 控制系统的稳定性♂分析
实验四 系统频率特性测量
实验五 连续系统串联校正
实验六 数字PID控制
实验七 状态反馈与状态观测器
实验八 解耦合控制
实验九 采样实验
实验十 非线性实验
实验十一 相▽轨迹实验
五、实验单元丰富、组合方便
1、综合系统固定♀单元（调速、电力电子、电机拖动、电器控制）
（1）电源控制单元
Ⅰ 电源㊣ 控制和故障指示（DD03单元）：提供↘系统设置、电源控制和保护功能，面◥板上包含：
▲ 总电源钥匙开关及电源指示灯；
▲ 控制电源保险管，方便更换；
▲ 机柜工作模式选择及指示；
▲ 控制电源指示灯（+5V、+12V、-12V）；
▲ 综合保护电路的扩展输入输出端；
▲ 复位按钮；
▲ 错误指示（A相、B相、C相、过压、欠压、缺相、乱序、弱磁、过流）、错误声︾音报警、止铃按钮；
▲ 主电源开按∑钮、主★电源关按钮、主电源指示♀灯；
▲ 控制电源开按钮、控制电源关按钮、控制电源指示灯。
Ⅱ 转速检测及变换（DD02单元）：面板上有电路示意图，具体包含：
▲ 编码器输入接口（采用9芯航空插座）；
▲ 正交脉冲（A、B）和index信号Z脉冲输出孔；
▲ 转速同极∮性模拟量输出（-10V~+10V）；
▲ 反极性模拟量输出（-10V~+10V）；
▲ 模○拟转速幅度调节旋钮；
▲ 转①速显示表（-1999~+2000rpm）。
Ⅲ 计算机接口单元（DD01单元）：面板上︼包含：
▲ AD（-10~+10V）；
▲ DA（-5V~+5V）；
▲ DI（TTL或CMOS）；
▲ DO（TTL）；
▲ 一个串口；
▲ 一个并口；
▲ 一个USB接口；
▲ 两个虚拟仪器输入通道。
（2）检测单元
Ⅰ 三相电流检测及变换（DD04单元）：本单元为系统交流主回路电流检测变换专用单元，检测元件为电流互感器，单元←中包括：
▲ 主电路电流波形☉测试点；
▲ 电流变换正输出（0~+10V）；
▲ 电流变◢换负输出※（0~-10V）；
▲ 电流变换输出№幅度调节旋钮；
▲ 0电流信号；
▲ 过流测试点、过流值整定◆旋钮。
Ⅱ 电流检测及变换（DD05单元）：此单元提供两组通用电流检测单元，检测元件采用霍尔电流传感器，实验中可同时测量两路交流电流、或々者直流电流。测量范围0~10A。每组单元▆中包括：
▲ 电流输入环节；
▲ 电流显示、交直流显示切※换开关；
▲ 变换输出幅度调〇节旋钮；
▲ 变换ㄨ后正输出（0~+10V）；
▲ 变换负输出（0~-10V）；
▲ 变换跟随输出（-10V~+10V）。
Ⅲ 三相电压检测及变换（DD08单元）：本单元用于检测对称三相交流电压，检测元件为三相电压互感器。输入范围三相交流 0~380V。单元中包【括：
▲ 电▓压输入端「；
▲ 变换后正输出（0~+10V）；
▲ 变换负输出（0~-10V）；
▲ 变换输出∞幅度调节旋钮。
Ⅳ 电压检测及变换（DD09单元）：通用电卐压检测单元，可检测交直流电压，检测元件为显性光耦，测量范围-700V~+700V。单元中包括：
▲ 电压输入端；
▲ 电压显示◆表；
▲ 交直流显示切换开关；
▲ 变换输出■幅度调节旋钮；
▲ 变换后正输出（0~+10V）；
▲ 变换负输出（0~-10V）；
▲ 变换跟随输出（-10V~+10V）。
Ⅴ 智能负载控制器（DD07单元）：此单元用于控制磁粉制动器，实现负载模拟功能，可提供转矩0~2N﹒m，最大功率100W。单元中包括：
▲ 负载模式选择及指示；
▲ 负载给定旋钮；
▲ 负载给定及速度输入▅复用插孔；
▲ 负载输出曲线测试点；
▲ 负载输∏出显示表、负载输出▲显示单位指示（N﹒m或W）；
▲ 磁粉制动器接口。...........
