电力拖动自动控制系统.pdf

《电力拖动自动控制系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动自动控制系统.pdf（73页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电力拖动自动控制系统(13.3)1/73 直流调速系统实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一实验目的1了解电力电子及电气传动教学实验台的结构及布线情况。2熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。3掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。二实验内容1测定晶闸管直流调速系统主电路电阻R 2测定晶闸管直流调速系统主电路电感L 3测定直流电动机直流发电机 测速发电机组（或光电编码器）的飞轮惯量GD24测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td5测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM 6测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM 7测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f(Uct)8测定测速

2、发电机特性UTG=f(n)三实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机发电机组等组成。本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Ug 作为触发器的移相控制电压，改变 Ug的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。四实验设备及仪器1MCL 系列教学实验台主控制屏。2MCL 18 组件（适合MCL )或 MCL 31 组件（适合MCL）。3MCL 33(A)组件或 MCL 53 组件（适合MCL、）。4电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机电力拖动自动控制系统(13.3)2/73 5MEL

3、 03 三相可调电阻器(或自配滑线变阻器450，1A)6双踪示波器7万用表8直流电动机M03 五注意事项1由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。2为防止电枢过大电流冲击，每次增加Ug须缓慢，且每次起动电动机前给定电位器应调回零位，以防过流。3电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。六实验方法1电枢回路电阻R的测定电枢回路的总电阻R 包括电机的电枢电阻Ra，平波电抗器的直流电阻RL和整流装置的内阻 Rn，即 R=Ra+RL+Rn为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用伏安比较法来测定电阻，其实验线路如图6-1 所示。将变阻器RP（可采用两只900电阻并联）接入被测

4、系统的主电路，并调节电阻负载至最大。测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。MCL-18（或 MCL-31，以下同）的给定电位器RP1 逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器RP2，使=150。三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。调节 Ug 使整流装置输出电压Ud=（3070）Ued（可为 110V），然后调整RP 使电枢电流为（8090）Ied，读取电流表A 和电压表V 的数值为I1,U1，则此时整流装置的理想空载电压为Udo=I1R+U1调节 RP，使电流表A 的读数为

5、40%Ied。在 Ud不变的条件下读取A，V 表数值，则Udo=I2R+U2求解两式，可得电枢回路总电阻R=(U2-U1)/(I1-I2)如把电机电枢两端短接，重复上述实验，可得RL+Rn=(U2-U1)/(I1-I 2)则电机的电枢电阻为电力拖动自动控制系统(13.3)3/73 Ra=R（RL+Rn）同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器直流电阻RL2电枢回路电感L 的测定电枢电路总电感包括电机的电枢电感La，平波电抗器电感LL和整流变压器漏感LB，由于 LB数值很小，可忽略，故电枢回路的等效总电感为图6-1 电枢回路电阻 R的测定LUct图6-2 电枢回路电感 L的测定Ug-15V-15VV

6、0V+15V0V+15V700mH100mH200mH50mHAMUblfVT4CRUg+15V+15V-15V0VVT1AkG-15V0VVT2VT6M700mHL200mH100mH50mHUblfVT5VT3UctVA电力拖动自动控制系统(13.3)4/73 L=La+LL电感的数值可用交流伏安法测定。电动机应加额定励磁，并使电机堵转，实验线路如图 6-2 所示。三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压。用电压表和电流表分别测出通入交流电压后电枢两端和电抗器上的电压值Ua和 UL及电流I（可取0.5A），从而可得到交流阻抗Za和 ZL，计算出电感值La和 LL。实

7、验时，交流电压的有效值应小于电机直流电压的额定值，Za=Ua/I ZL=UL/I 3直流电动机 发电机 测速发电机组的飞轮惯量GD2的测定。电力拖动系统的运动方程式为dtdnGDMML/)375/(2式中M电动机的电磁转矩，单位为N.m;ML负载转矩，空载时即为空载转矩MK，单位为N.m;n 电机转速，单位为r/min;电机空载自由停车时，运动方程式为dtdnGDMK/)375/(2故dtdnMGDK/3752式中 GD2的单位为 Nm2.MK可由空载功率（单位为W）求出。nPMKK/55.9RIUaIPKKK2dn/dt 可由自由停车时所得曲线n=f(t)求得，其实验线路如图6-3 所示。电

8、动机 M 加额定励磁。MCL-18 的给定电位器RP1 逆时针调到底，使Uct=0。三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。调节 Uct，将电机空载起动至稳定转速后，测取电枢电压Ud和电流 IK，然后断开Uct，用记忆示波器拍摄曲线，即可求取某一转速时的MK和 dn/dt。由于空载转矩不是常数，可以转速 n 为基准选择若干个点（如1500r/min，1000r/min），测出相应的MK和 dn/dt，以求取 GD2的平均值。电机为 1500r/min。Ud（v）IK（A）dn/dt PKMKGD2电机为 1000r/min。Ud（v）IK（A）dn/d

9、t PKMKGD2电力拖动自动控制系统(13.3)5/73 4主电路电磁时间常数的测定采用电流波形法测定电枢回路电磁时间常数Td，电枢回路突加给定电压时，电流id按指数规律上升)1(/TdtddeIi其电流变化曲线如图6 5 所示。当t=Td时，有dddIeIi632.0)1(1实验线路如图6 4 所示。MCL-18 的给定电位器RP1 逆时针调到底，使Uct=0。三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。电机不加励磁。调节 Uct，监视电流表的读数，使电机电枢电流为(5090)Ied。然后保持Uct 不变，突然合上主电路开关，用光线示波器拍摄id=f(

10、t)的波形，由波形图上测量出当电流上升至63.2稳定值时的时间，即为电枢回路的电磁时间常数Td。5电动机电势常数Ce和转矩常数 CM 的测定将电动机加额定励磁，使之空载运行，改变电枢电压Ud，测得相应的n，即可由下式算出 Ce Ce=Ke=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)Ce 的单位为V/(r/min)转矩常数(额定磁通时)CM的单位为N.m/A，可由 Ce 求出CM=9.55Ce 6系统机电时间常数TM的测定系统的机电时间常数可由下式计算MCeLRGDTm375/)(2由于 TmTd，也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即UdTmSKn)1/(当电枢突加给定电压时，转速n 将按指数规律上

11、升，当n 到达 63.2稳态值时，所经过的时间即为拖动系统的机电时间常数。测试时电枢回路中附加电阻应全部切除。MCL-18 的给定电位器RP1 逆时针调到底，使Uct=0。三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。电动机 M 加额定励磁。调节 Uct，将电机空载起动至稳定转速1000r/min。然后保持Uct 不变，断开主电路开关，待电机完全停止后，突然合上主电路开关，给电枢加电压，用光线示波器拍摄过渡过电力拖动自动控制系统(13.3)6/73 程曲线，即可由此确定机电时间常数。7测速发电机特性UTG=f(n)的测定实验线路如图6 3 所示。电动机加额定

12、励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Uct，分别读取对应的UTG,n 的数值若干组，即可描绘出特性曲线UTG=f(n)。n（r/min）UTG（V）七 实验报告1作出实验所得各种曲线，计算有关参数。2由 Ks=f(Uct)特性,分析晶闸管装置的非线性现象。电力拖动自动控制系统(13.3)7/73 图6-3 转动惯量 GD 的测定和系统机电时间常数Tm 的测定图6-4 主电路电磁时间常数的测定LRUgVT3VT1VT6VT4CAkGUct700mH200mHVT5VT250mH100mHMAUblfTGVT6VT2VT4LRC700mH200mH50mH100mHVUgVT3VT1AkGUctVT5

13、UblfMA电力拖动自动控制系统(13.3)8/73 实验二晶闸管直流调速系统主要单元调试一实验目的1熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。2掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。二实验内容1调节器的调试2电平检测器的调试3反号器的调试4逻辑控制器的调试三实验设备及仪器1MCL 系列教学实验台主控制屏。2MCL 18 组件（适合MCL )或 MCL 31 组件（适合MCL）。3MCL 34 组件。4MEL-11 挂箱5双踪示波器6万用表四实验方法实验中所用的各控制单元的原理图见第一章有关内容。1速度调节器（ASR）的调试按图 6-5 接线，DZS(零速封锁器)

14、的扭子开关扳向“解除”。（1）调整输出正,负限幅值“5”、“6”端接 MEL-11 挂箱，使ASR 调节器为PI 调节器，加入一定的输入电压（由 MCL 18 或主控制屏的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR 调节器为P 调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。（3）观察 PI 特性拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规电力拖动自动控制系统(13.3)9/73 律，改变调节器的放大倍数及反馈

15、电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。2电流调节器（ACR）的调试按图 6-5 接线。（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接 MEL-11 挂箱，使调节器为PI 调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于6V。（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P 调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。RP4-+给定电压显示2RP2RP12-+图6-5RP4RP3-15VRP2+15VRP136453RPASR(转速调节器)17RP48FBS(速度变换器)21-

16、15VRP2RP2G(给定)+15VRP1RP17.6RP3456 给定 正给定 负给定S134RP0V+-S2解除ACR(电流调节器)11112封锁DZS(零速封锁器)6.021S2S1S2VRP1RP2RP3RP4+15V-15VRP2RP17低压电源9+15V8RP310-15V&13-15V+15V电力拖动自动控制系统(13.3)10/73（3）观察 PI 特性拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。3电平检测器的调试（1）测定转矩极性鉴别器（DPT）的环宽，要求

17、环宽为0.40.6 伏，记录高电平值，调节 RP 使环宽对称纵坐标。具体方法：（a）调节给定Ug，使 DPT 的“1”脚得到约0.3V 电压，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。（b）调节负给定，从0V 起调，当DPT 的“2”端从“0”变为“1”时，检测 DPZ 的“1”端应为-0.3V 左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等。（2）测定零电流检测器（DPZ）的环宽，要求环宽也为0.40.6 伏，调节 RP，使回环向纵坐标右侧偏离0.10.2 伏。具体方法：（a）调节给定Ug，使 DPZ 的“1”端为 0.7V 左右，调整电位器RP，使“2”端输

18、出从“1”变为“0”。（b）减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.10.2V 范围内，否则应继续调整电位器RP。（3）按测得数据，画出两个电平检测器的回环。4反号器（AR）的调试测定输入输出比例，输入端加+5V 电压，调节RP，使输出端为-5V。5逻辑控制器（DLC）的调试测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合下表：输入UM1 1 0 0 0 1 UI1 0 0 1 0 0 输出Uz(Ublf)0 0 0 1 1 1 UF(Ublr)1 1 1 0 0 0 调试时的阶跃信号可从给定器得到。调试方法：按图 6-6 接线（a）给定电压顺时针到底，Ug输出约为12V。（b）

19、此时上下拨动MCL 18 中 G（给定）部分S2开关，Ublf、Ublr的输出应为高、低电平变化，同时用示波器观察DLC 的“5”，应出现脉冲，用万用表测量，“3”与“Ublf”，电力拖动自动控制系统(13.3)11/73“4”与“Ublr”等电位。（c）把+15V 与 DLC 的“2”连线断开，DLC 的“2”接地，此时拨动开关S2，Ublr、Ublf输出无变化。五.实验报告1画各控制单元的调试连线图。2简述各控制单元的调试要点。图6-6 逻辑控制器（DLC）的调试6.0S1DZS(零速封锁器)-15VRP221S2RP2解除+15V 给定封锁 正给定 负给定0V+-&1S27.6G(给定)

20、+15VRP1RP1MCL 18S1S2-15V2&DLC(逻辑控制器)1&DPZ(零电流检测器)1RP+15V411+15V Ublr2511&3&+15V Ublf+-RPMCL 34低压电源-15V3-15VDPT(转矩极性鉴别器)RP1+15VAR(反号器)1-15V+15V0V+15V-15V2+RP+-RP-RP2+15V0V电力拖动自动控制系统(13.3)12/73 实验三不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一实验目的1研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。2研究直流调速系统中速度调节器ASR 的工作及其对系统静特性的影响。3学习反馈控制系统的调试技术。二预习要求1了解

21、速度调节器在比例工作与比例积分工作时的输入输出特性。2弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。三实验线路及原理见图 6-7。四实验设备及仪表1MCL 系列教学实验台主控制屏。2MCL 18 组件（适合MCL )或 MCL 31 组件（适合MCL）。3MCL 33(A)组件或 MCL 53 组件。4MEL-11 挂箱5MEL 03 三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。6电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL 13 组件）。7直流电动机M03。8双踪示波器。五注意事项1直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。2接入 ASR 构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR 的

22、 RP3 电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR 的“5”、“6”端接入可调电容（预置 7F）。3测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。4三相主电源连线时需注意，不可换错相序。5电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1即可正常工作。6系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。7起动电机时，需把MEL-13 的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。电力拖动自动控制系统(13.3)13/73 8改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。9双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短

23、接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。六实验内容1移相触发电路的调试（主电路未通电）（a）用示波器观察MCL 33（或 MCL 53，以下同）的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V 2V的双脉冲。（b）触发电路输出脉冲应在30 90范围内可调。可通过对偏移电压调节单位器及 ASR 输出电压的调整实现。例如：使ASR 输出为 0V，调节偏移电压，实现=90；再保持偏移电压不变，调节ASR 的限幅电位器RP1，使=30。2求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。a断开 ASR 的“3”

24、至 Uct的连接线，G（给定）直接加至Uct，且 Ug 调至零，直流电机励磁电源开关闭合。b合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使 Uuv、Uvw、Uwu=200V。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。c调节给定电压Ug，使直流电机空载转速n0=1500 转/分，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载的范围内测取7 8 点，读取整流装置输出电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。id（A）Ud（V）n（r/min）3带转速负反馈有静差工作的系统静特性a断开 G（给定）和Uct的连接线，ASR 的输出接至Uct，把 ASR

25、 的“5”、“6”点短接。b合上主控制屏的绿色按钮开关，调节Uuv，Uvw，Uwu为 200 伏。c 调节给定电压Ug至 2V，调整转速变换器RP 电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调节ASR 的调节电容以及反馈电位器RP3，使电机稳定运行。调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载范围内测取7 8点，读取Ud、id、n。id（A）Ud（V）电力拖动自动控制系统(13.3)14/73 n（r/min）4测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性a断开 ASR 的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接 MEL 11 电容器，可预置7F，使 ASR 成

26、为 PI（比例积分）调节器。b调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500 转/分。在额定至空载范围内测取7 8个点。id（A）Ud（V）n（r/min）七实验报告绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。八思考题1系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器ASR 各工作在什么状态？实验时应如何接线？2要得到相同的空载转速n0，亦即要得到整流装置相同的输出电压U，对于有反馈与无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？3在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速n0，转速反馈的强度对Ug有什么影响？为什么？4 如何确定转速反馈的极性与把转速反馈正确地接入系统中？又如何调节转速

27、反馈的强度，在线路中调节什么元件能实现？电力拖动自动控制系统(13.3)15/73 MEL-11主 控 制 屏 输 出VT2VT6VT4+15V37.567.5MCL18G(给定)VS2S2RPRP1RP2FBS(速度变换器)+15V-15V120V负给定S1RP1RP2S1-+给定正给定RP34ASR(转速调节器)712RP3RP4586+15V-4RP13解除7.6给定电压显示DZS(零速封锁器)6.01S22封锁1&-15V低压电源3+15V-15V+15V7.6MCL33(MCL53)+15V7.67.60V-15VUct移相控制电压偏移电压电源输入低压直流Ublf脉冲放大控制UbUb

28、lrVT3VT1VT5V控制和检测单元及过流过压保护UL1-15V+RP2FBC+FA(电流反馈及过流过压保护)RP1RP2RP4RP3WVL2L3TA1TA2TA3RP1IZIfU过流SB1过压SB2图6-7VWFBS:2100mHICM50mHRL700mH200mHFBS:1TGG电力拖动自动控制系统(13.3)16/73 实验四双闭环晶闸管不可逆直流调速系统一实验目的1了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。2熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。3熟悉 MCL-18,MCL-33的结构及调试方法4掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的

29、整定。二实验内容1各控制单元调试2测定电流反馈系数。3测定开环机械特性及闭环静特性。4闭环控制特性的测定。5观察，记录系统动态波形。三实验系统组成及工作原理双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，实验系统的组成如图6-8 所示。系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR 均有限幅环节，ASR 的输出作为ACR 的给定，利用ASR 的输出限幅可达到限制起动电流的目的,ACR 的输出作为移相触发电路的控制电压，利用

30、 ACR 的输出限幅可达到限制min和min的目的。当加入给定Ug后，ASR 即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR 退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。四实验设备及仪器1MCL 系列教学实验台主控制屏。2MCL 18 组件（适合MCL )或 MCL 31 组件（适合MCL）。3MCL 33 组件或 MCL 53 组件。4MEL-11 挂箱5MEL 03 三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。电力拖动自动控制系统(13.3)17/73 6电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL 13

31、组件。7直流电动机M03。8双踪示波器。五注意事项1三相主电源连线时需注意，不可换错相序。2电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关 SB1、SB2 即可正常工作。3系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机4起动电机时，需把MEL-13 的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。5改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。6进行闭环调试时，若电机转速达最高速且不可调，注意转速反馈的极性是否接错。7双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短

32、路事故。六.实验方法1按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（3）将控制一组桥触发脉冲通断的六个直键开关弹出，用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V2V 的脉冲。（4）将 Ublr接地,可观察反桥晶闸管的触发脉冲。2双闭环调速系统调试原则（1）先部件，后系统。即先将各单元的特性调好，然后才能组成系统。（2）先开环，后闭环，即使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系

33、统。（3）先内环，后外环。即先调试电流内环，然后调转速外环。3开环外特性的测定（1）控制电压Uct 由给定器Ug 直接接入，测功机加载旋钮应逆时针旋到底（或直流发电机所接负载电阻RG断开）。（2）使 Ug=0，调节偏移电压电位器，使稍大于90，合上主电路电源，调节调压器旋钮，使Uuv，Uvw，Uwu为 200V，逐渐增加给定电压Ug，使电机起动、升速，调节Ug电力拖动自动控制系统(13.3)18/73 使电机空载转速n0=1500r/min，再调节测功机加载旋钮（或负载电阻RG），改变负载，在直流电机空载至额定负载范围，测取7 8点，读取电机转速n，电机电枢电流Id，即可测出系统的开环外特性n

34、=f(Id)。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。n(r/min)I(A)注意，若给定电压Ug 为 0 时，电机缓慢转动，则表明太小，需后移。5单元部件调试ASR 调试方法与实验二相同。ACR 调试：使调节器为PI 调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使脉冲前移300,使脉冲后移=300，反馈电位器RP3 逆时针旋到底，使放大倍数最小。4系统调试将 Ublf接地，Ublr悬空，即使用一组桥六个晶闸管。（1）电流环调试电动机不加励磁（a）系统开环，即控制电压Uct由给定器 Ug直接接入，开关S 拨向左边，主回路接入电阻 Rd并调至最大（Rd由 ME

35、L 03 的两只 900电阻并联）。逐渐增加给定电压，用示波器观察晶闸管整流桥两端电压波形。在一个周期内，电压波形应有6 个对称波头平滑变化。（b）增加给定电压，减小主回路串接电阻Rd，直至 Id=1.1Ied，再调节 MCL-01 挂箱上的电流反馈电位器RP，使电流反馈电压Ufi近似等于速度调节器ASR 的输出限幅值（ASR的输出限幅可调为5V）。（c）MCL 18（或实验台主控制屏）的G（给定）输出电压Ug接至 ACR 的“3”端，ACR 的输出“7”端接至 Uct，即系统接入已接成PI 调节的 ACR 组成电流单闭环系统。ASR的“9”、“10”端接 MEL 11 电容器，可预置7F，同

36、时，反馈电位器RP3 逆时针旋到底，使放大倍数最小。逐渐增加给定电压Ug，使之等于ASR 输出限幅值（+5V），观察主电路电流是否小于或等于1.1Ied，如 Id过大，则应调整电流反馈电位器，使Ufi增加，直至Id1.1Ied；如 IdIed，则可将Rd减小直至切除，此时应增加有限，小于过电流保护整定值，这说明系统已具有限流保护功能。测定并计算电流反馈系数（2）速度变换器的调试电动机加额定励磁（a）系统开环，即给定电压Ug直接接至Uct，Ug作为输入给定，逐渐加正给定，当转速 n=1500r/min 时，调节 FBS（速度变换器）中速度反馈电位器RP，使速度反馈电压为+5V左右，计算速度反馈系

37、数。电力拖动自动控制系统(13.3)19/73（b）速度反馈极性判断：系统中接入ASR 构成转速单闭环系统，即给定电压Ug接至 ASR 的第 2 端，ASR 的第 3 端接至 Uct。调节 Ug（Ug为负电压），若稍加给定，电机转速即达最高速且调节Ug不可控，则表明单闭环系统速度反馈极性有误。但若接成转速电流双闭环系统，由于给定极性改变，故速度反馈极性可不变。4系统特性测试将 ASR,ACR 均接成 PI 调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。ASR 的调试：（a）反馈电位器RP3 逆时针旋到底，使放大倍数最小；（b）“5”、“6”端接入MEL 11 电容器，预置57 F；（c）调节 RP1、

38、RP2 使输出限幅为5V。（1）机械特性n=f（Id）的测定（a）调节转速给定电压Ug，使电机空载转速至1500 r/min，再调节测功机加载旋钮（或发电机负载电阻Rg），在空载至额定负载范围内分别记录7 8 点，可测出系统静特性曲线 n=f（Id）n(r/min)I(A)（2）闭环控制特性n=f(Ug)的测定调节 Ug，记录 Ug和 n，即可测出闭环控制特性n=f(Ug)。n(r/min)Ug(V)8系统动态波形的观察用二踪慢扫描示波器观察动态波形，用光线示波器记录动态波形。在不同的调节器参数下，观察，记录下列动态波形：（1）突加给定起动时，电动机电枢电流波形和转速波形。（2）突加额定负载时

39、，电动机电枢电流波形和转速波形。（3）突降负载时，电动机电枢电流波形和转速波形。注：电动机电枢电流波形的观察可通过ACR 的第“1”端转速波形的观察可通过ASR 的第“1”端七 实验报告1根据实验数据，画出闭环控制特性曲线。2根据实验数据，画出闭环机械特性，并计算静差率。3根据实验数据，画出系统开环机械特性，计算静差率，并与闭环机械特性进行比较。4分析由光线示波器记录下来的动态波形。电力拖动自动控制系统(13.3)20/73 12V控制和检测单元及过流过压保护给定电压显示RP2MEL-11RP1+15VG(给定)MCL18-15VFBS(速度变换器)RP2RP2RP112RPASR(转速调节器

40、)178RP42-+给定S1负给定正给定S1S2-+0VS23RP47.66.0DZS(零速封锁器)1S22封锁解除RP3564+15VRP1311ACR(电流调节器)1324主 控 制 屏 输 出UVWFBC+FA(电流反馈及过流过压保护)L1L2RP1RP2TA1TA2L3TA3电 压 互 感 器SB1RP4-15VRP3RP156过流IZIf+FBS:2FBS:1MCL33(MCL53)+15V+15V+15V-15V低压电源+15V&1-15V39RP410RP38-+15VRP17低压直流-15V0V电源输入移相控制电压UctUblf控制脉冲放大VT1VT4VT3VT6UbUblrV

41、T5VT2VSB2UVRP2RP1RP2-15VRP3过压RP4W图6-8CRIL100mH50mH200mHTGM700mHG电力拖动自动控制系统(13.3)21/73 实验五逻辑无环流可逆直流调速系统一实验目的1.了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。2.掌握各控制单元的原理，作用及调试方法。3.掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。4.了解逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。二实验内容1控制单元调试。2系统调试。3正反转机械特性n=f(Id)的测定。4正反转闭环控制特性n=f(Ug)的测定。5系统的动态特性的观察。三实验系统的组成及工作原理逻辑无环流系统的主回路由

42、二组反并联的三相全控整流桥组成，由于没有环流，两组可控整流桥之间可省去限制环流的均衡电抗器，电枢回路仅串接一个平波电抗器。控制系统主要由速度调节器ASR，电流调节器ACR，反号器 AR，转矩极性鉴别器DPT，零电流检测器DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器，电流变换器FBC，速度变换器FBS等组成。其系统原理图如图6-9 所示。正向起动时，给定电压Ug为正电压，无环流逻辑控制器的输出端Ublf为”0”态，Ublr为”1”态，即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲封锁，主回路正组可控整流桥工作，电机正向运转。减小给定时，Ug25Hz 时，系统以同步方式运行。后续实验步骤同（一）所述。7.观测并记录启

43、动时电机定子电流和电机速度波形)(Vtfi与)(tfn。在上位机界面中设定一种电机运行状态（建议以异步方式启动，同步方式在小载波比电力拖动自动控制系统(13.3)51/73 的条件下可能不能正常启动）。使用“电机运行”按钮是电机停止旋转，使用“数据保存”按钮启动数据保存。然后点击“电机停止”使电机快速启动，观察并记录启动时电机定子电路和转速的变化过程。当电机完成启动后，点击“停止保存”，停止数据的保存。8.观测并记录突加与突减负载时的电机定子电流和电机速度波形)(Vtfi与)(tfn。系统参数设定可同步骤7，为变频器供电至电机运行至稳定状态，使用前面板中“数据保存”功能，快速增加（减小）负载用

44、发电机的负载，观测并记录该过程中转速及定子电流的波形。9.观测低频补偿程度改变对系统性能的影响。a.从上位机界面实验选项卡上选择“低频补偿程度对系统性能的影响研究”项进行实验。此时系统调制方式固定为异步调制，载波频率为5000Hz，从“低频补偿方式”中选择不同的补偿曲线，（“无补偿”即无低频补偿；补偿方式一指以电源频率为低频段，此时补偿电压为21.5V；补偿方式二指以电源频率为1-10Hz 时为低频段，此时补偿电压为43V）。b.设定低频频率，观察不同的低频补偿方式下，电机启动过程的区别。10.测取系统稳态机械特性)(Mfn。设定频率给定值为47.3Hz，选取一种调制方式，调节负载用发电机M0

45、3 的功率输出，当电机达到稳态时记录转速值，依次取点，根据所得数据在坐标纸上绘制出系统的稳态机械特性。11.实验完毕，首先为逆变器退电，电机“返回”按钮返回实验选取界面。从启动界面中“实验历史数据查看”可查看前面个步骤所保存的实验数据。12.关闭其余各器件电源，完成实验。注意事项：1.注意操作顺序，首先运行上位机程序，用示波器观测到正确的PWM波形后，方可进行变频器上电操作；2.在上位机中修改调制方式时，需停止电机旋转，完成修改后方可重新运行（空载或轻载时，可以直接修改），以防电机波动过大，对器件造成冲击；同时，在设置参数时，还要注意参数间的相互影响关系，以保证系统运行状态的良好。3.注意为变

46、频器供电时，需缓慢增加电源供电，以免由于上位机参数写入、读取延迟造成的系统故障；4.在进行实验操作时，要注意电机上电以及旋转中的声音变化，当出现异常声音时，要及时切断变频器电源。电力拖动自动控制系统(13.3)52/73 电力拖动自动控制系统(13.3)53/73 图 1-4 实验选择面板图 1-5 开环调速实验控制与显示电力拖动自动控制系统(13.3)54/73 实验四采用空间矢量脉宽调制（SVPWM）的开环 VVVF调速系统的实验研究实验目的一、理解电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制的基本原理。二、熟悉 SVPWM 调速系统中直流回路、逆变桥器件和控制电路之间的连接。三、了解 SVPW

47、M 变频器运行参数和特性。实验内容：一、在不同调制方式下，观测不同调制方式与相关参数变化对系统性能的影响，并作比较研究：1.在同步调制方式时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨迹的影响；2.在异步调制方式时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨迹的影响；3.在分段同步调制时，在不同的速度下，观测载波比变化对定子磁通轨迹的影响；二、观测并记录启动时电机定子电流和电机速度波形)(tfiv与)(tfn；三、观测并记录突加与突减负载时的电机定子电流和电机速度波形)(tfiv与)(tfn四、观测低频补偿程度改变对系统性能的影响五、测取系统稳态机械特性)(Mfn；实验设备1.NMCL 138

48、 电机研究型变频调速系统实验平台及其相关组件2.直流发电机M01 3.NMCL 038 可调电阻器4.示波器等电力拖动自动控制系统(13.3)55/73 实验原理当用三相平衡的正弦电压向交流电动机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转矢量（磁链圆）。SVPWM就是着眼于使形成的磁链轨迹跟踪由理想三相平衡正弦波电压源供电时所形成的基准磁链圆，使逆变电路能向交流电动机提供可变频电源，实现交流电动机的变频调速。现在以实验系统中用的电压源型逆变器为例说明SVPWM 的工作原理。三相逆变器由直流电源和6 个开关元件(MOSFET)组成。图1 是电压源

49、型逆变器的示意图。图 1 电压源型逆变器示意图对于每个桥臂而言，它的上下开关元件不能同时打开，否则会因短路而烧毁元器件。其中 A、B、C 代表 3 个桥臂的开关状态，当上桥臂开关元件为开而下桥臂开关元件为关时定义其状态为1,当下桥臂开关元件为开而上桥臂开关元件为关时定义其状态为0。这样A、B、C 有 000、001、010、011、100、101、110、111 共 8 种状态。逆变器每种开关状态对应不同的电压矢量，根据相位角不同分别命名为U0（000）、U1（100）、U2（110）、U3（010）、U4（011）、U5（001）、U6（101）、U7（111）如图 2 所示。电力拖动自动控

50、制系统(13.3)56/73 图 2 基本电压空间矢量其中 U0（000）和 U7（111）称为零矢量，位于坐标的原点，其他的称为非零矢量，它们幅值相等，相邻的矢量之间相隔60。如果按照一定顺序选择这六个非零矢量的电压空间矢量进行输出，会形成正六边形的定子磁链，距离要求的圆形磁链还有很大差距，只有选择更多的非零矢量才会使磁链更接近圆形。SVPWM 的关键在于用8 个基本电压空间矢量的不同时间组合来逼近所给定的参考空间电压矢量。在图3 中对于给定的输出电压U，用它所在扇区的一对相邻基本电压xU和60 xU来等效。此外当逆变器单独输出零矢量时，电动机的定子磁链矢量是不动的。根据这个特点，可以在载波