双闭环不可逆直流调速系统实验报告.docx

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1、双闭环不可逆直流调速系统实验报告双闭环不行逆直流调速系统试验 一、试验目的 (1)了解闭环不行逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。(2)驾驭双闭环不行逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。(3)探讨调整器参数对系统动态性能的影响。二、试验所需挂件及附件 序号 型 号 备 注 1 DJK01 电源限制屏 该限制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2 DJK02 晶闸管主电路 3 DJK02-1三相晶闸管触发电路 该挂件包含“触发电路”、“正反桥功放”等几个模块。4 DJK04 电机调速限制试验 I 该挂件包含“给定”、“调整器I”、“调整器II”、“转速变换”、“电流反馈与过流

2、爱护”等几个模块。5 DJK08可调电阻、电容箱 6 DD03-3电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表 7 DJ13-1 直流发电机 8 DJ15 直流并励电动机 9 D42三相可调电阻 10 慢扫描示波器 自备 11 万用表 自备 三、试验线路及原理 很多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机常常处于起动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上确定了生产机械的生产效率。为缩短这一部分时间，仅采纳PI调整器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能还不很令人满足。双闭环直流调速系统是由速度调整器和电流调整器进行综合调整，可获得良好的静、动态性能（两个调整器均采纳PI调整器），由

3、于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。试验系统的原理框图组成如下： 启动时，加入给定电压Ug，“速度调整器”和“电流调整器”即以饱和限幅值输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速(即Ug =Ufn)，并在出现超调后，“速度调整器”和“电流调整器”退出饱和，最终稳定在略低于给定转速值下运行。系统工作时，要先给电动机加励磁，变更给定电压Ug的大小即可便利地变更电动机的转速。“速度调整器”、“电流调整器”均设有限幅环节，“速度调整器”的输出作为“电流调整器”的给定，利用“速度调整器”的输出限幅

4、可达到限制启动电流的目的。“电流调整器”的输出作为“触发电路”的限制电压Uct，利用“电流调整器”的输出限幅可达到限制max的目的。在本试验中DJK04上的“调整器I”作为“速度调整器”运用，“调整器II”作为“电流调整器”运用；若运用DD03-4不锈钢电机导轨、涡流测功机及光码盘测速系统和D55-4智能电机特性测试及限制系统两者来完成电机加载请详见附录相关内容。四、试验内容 (1)各限制单元调试。(2)测定电流反馈系数、转速反馈系数。 (3)测定开环机械特性及高、低转速时系统闭环静态特性n=f(Id)。 (4)闭环限制特性n=f(Ug)的测定。(5)视察、记录系统动态波形。 图5-10 双闭

5、环直流调速系统原理框图 五、试验方法 (1)双闭环调速系统调试原则 先单元、后系统，即先将单元的参数调好，然后才能组成系统。 先开环、后闭环，即先使系统运行在开环状态，然后在确定电流和转速均为负反馈后，才可组成闭环系统。 先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试转速外环。 先调整稳态精度，后调整动态指标。(2)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试 打开DJK01总电源开关，操作“电源限制屏”上的“三相电网电压指示”开关，视察输入的三相电网电压是否平衡。将DJK01“电源限制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK

6、02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动 “触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。视察A、B、C三相的锯齿波，并调整A、B、C三相锯齿波斜率调整电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一样。将DJK04上的“给定”输出Ug干脆与DJK02-1上的移相限制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调整DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器视察A相同步电压信号和“双脉冲视察孔” VT1的输出波形，使=150(留意此处的表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0是从自然换流点起先计算，而单相晶闸管电路的0移相角表示从同步信号过零点起先计算

7、，两者存在相位差，前者比后者滞后30)。适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲视察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，视察正桥VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。(3)限制单元调试 移相限制电压Uct调整范围的确定 干脆将DJK04“给定”电压Ug接入

8、DJK02-1移相限制电压Uct的输入端，“三相全控整流”输出接电阻负载R，用示波器视察Ud的波形。当给定电压Ug由零调大时，Ud将随给定电压的增大而增大，当Ug超过某一数值时，此时Ud接近为输出最高电压值Ud，一般可确定“三相全控整流”输出允许范围的最大值为Udmax=0.9Ud，调整Ug使得“三相全控整流”输出等于Udmax，此时将对应的Ug的电压值记录下来，Uctmax= Ug，即Ug的允许调整范围为0Uctmax。假如我们把输出限幅定为Uctmax的话，则“三相全控整流”输出范围就被限定，不会工作到极限值状态，保证六个晶闸管牢靠工作。记录Ug于下表中： Ud 280 Udmax=0.9

9、 Ud 251.8 Uctmax=Ug 5.01 将给定退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。调整器的调零 将DJK04中“调整器I”全部输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K接到“调整器I”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“调整器I”成为P (比例)调整器。用万用表的毫伏档测量调整器I的“7”端的输出，调整面板上的调零电位器RP3，使之电压尽可能接近于零。将DJK04中“调整器II”全部输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接到“调整器II”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“调整器II”成为P（比例）调整器。用万用表的毫伏档测量调整器II

10、的“11”端，调整面板上的调零电位器RP3，使之输出电压尽可能接近于零。调整器正、负限幅值的调整 把“调整器I”的“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调整器成为PI (比例积分)调整器，将“调整器I”全部输入端的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到调整器I的“3”端，当加+5V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V，当调整器输入端加-5V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压尽可能接近于零。把“调整器II”的“9”、“10”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“9”、“10”两端，使调整

11、器成为PI（比例积分）调整器，将“调整器II”的全部输入端的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到调整器II的“4”端。当加+5V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压尽可能接近于零；当调整器输入端加-5V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使调整器I的输出正限幅为Uctmax。电流反馈系数的整定 干脆将“给定”电压Ug接入DJK02-1移相限制电压Uct的输入端，整流桥输出接电阻负载R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。按下启动按钮，从零增加给定，使输出电压上升，当Ud=220V时，减小负载的阻值，调整“电流反馈与过流爱护”上的电流反馈电位器RP1，使得负载电流Id=l

12、.3A时，“2”端If的的电流反馈电压Ufi=6V，这时的电流反馈系数= Ufi/Id= 4.615V/A。转速反馈系数的整定 干脆将“给定”电压Ug接DJK02-1上的移相限制电压Uct的输入端，“三相全控整流”电路接直流电动机负载，Ld用DJK02上的200mH，输出给定调到零。按下启动按钮，接通励磁电源，从零渐渐增加给定，使电机提速到n =150Orpm时，调整“转速变换”上转速反馈电位器RP1，使得该转速时反馈电压Ufn=-6V，这时的转速反馈系数=Ufn/n =0.004V/(rpm)。(4)开环外特性的测定 DJK02-1限制电压Uct由DJK04上的给定输出Ug干脆接入，“三相全

13、控整流”电路接电动机，Ld用DJK02上的200mH，直流发电机接负载电阻R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。按下启动按钮，先接通励磁电源，然后从零起先渐渐增加“给定”电压Ug，使电机启动升速，转速到达1200rpm。增大负载(即减小负载电阻R阻值)，使得电动机电流Id=Ied，可测出该系统的开环外特性n =f（Id），记录于下表中： n（rpm） 1200 1198 1189 1187 1169 1158 1148 Id（A） 0.345 0.402 0.414 0.481 0.490 0.722 0.766 将给定退到零，断开励磁电源，按下停止按钮，结束试验。(5)系统静特性测试 按图

14、5-10接线， DJK04的给定电压Ug输出为正给定，转速反馈电压为负电压，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上的200mH，负载电阻放在最大值，给定的输出调到零。将“调整器I”、“调整器II”都接成P（比例）调整器后，接入系统，形成双闭环不行逆系统，按下启动按钮，接通励磁电源，增加给定，视察系统能否正常运行，确认整个系统的接线正确无误后，将“调整器I”，“调整器II”均复原成PI（比例积分）调整器，构成试验系统。机械特性n =f(Id)的测定 A、发电机先空载，从零起先渐渐调大给定电压Ug，使电动机转速接近n=l200rpm，然后接入发电机负载电阻R，渐渐变更负载电阻，直至Id=Ied

15、，即可测出系统静态特性曲线n =f(Id)，并记录于下表中： n（rpm） 1199 1197 1195 1193 1192 1190 1188 Id（A） 0.302 0.510 0.639 0.810 0.900 1.020 1.200 B、降低Ug，再测试n=800rpm时的静态特性曲线，并记录于下表中： n（rpm） 800.0 797.8 795.3 793.8 792.5 791.1 776.2 Id（A） 0.261 0.429 0.647 0.777 0.879 1.018 1.189 C、闭环限制系统n=f(Ug)的测定 调整Ug及R，使Id=Ied、n= l200rpm，渐

16、渐降低Ug，记录Ug和n，即可测出闭环限制特性n = f(Ug)。 n（rpm） 1200 961.9 807.1 658.9 557.5 428.0 310.7 Ug（V） 4.46 3.56 2.99 2.42 2.04 1.57 1.16 (6)系统动态特性的视察 用慢扫描示波器视察动态波形。在不同的系统参数下(“调整器I”的增益和积分电容、“调整器II”的增益和积分电容、“转速变换”的滤波电容)，用示波器视察、记录下列动态波形: 突加给定Ug，电动机启动时的电枢电流Id(“电流反馈与过流爱护”的“2”端)波形和转速n(“转速变换”的“3”端)波形。 1） 电动机启动时的电枢电流Id(“

17、电流反馈与过流爱护”的“2”端)波形 2） 转速n(“转速变换”的“3”端)波形。 突加额定负载(20%Ied100%Ied)时电动机电枢电流波形和转速波形。 1） 突加额定负载(20%Ied100%Ied)时电动机电枢电流波形 2） 突加额定负载(20%Ied100%Ied)时电动机转速波形 突降负载(100%Ied20%Ied)时电动机的电枢电流波形和转速波形。1） 突降负载(100%Ied20%Ied)时电动机的电枢电流波形 2） 突降负载(100%Ied20%Ied)时电动机的转速波形 六、试验数据处理 (1) 依据试验数据，系统的开环外特性n =f（Id）。 (2) 依据试验数据，画出两种转速时的闭环机械特性n =f(Id)。 1） 转速n=1200rpm 2） 转速n=800rpm (3) 依据试验数据，画出闭环限制特性曲线n =f(Ug)。 七、留意事项 (1)在记录动态波形时，可先用双踪慢扫描示波器视察波形，以便找出系统动态特性较为志向的调整器参数，再用数字存储示波器或记忆示波器记录动态波形。 文档内容仅供参考