双闭环可逆直流脉宽调速系统实验详细

1、双闭环可逆直流脉宽调速系统一.实验目的1 掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。2 熟悉直流 PWM专用集成电路 SG3525的组成、功能与工作原理。3 熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。4 掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。二实验内容1. PWM控制器SG3525性能测试。2. 控制单元调试。3 系统开环调试。4. 系统闭环调试5. 系统稳态、动态特性测试。6. H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。三.实验系统的组成和工作原理双廊环脉宽调速系统的原理图在中小容量的直流传动系统中，釆用自关断器件的脉宽碉速系统比相控系

2、统具有更多的优越性，因而日益ASR得到广泛应ACRUPWDLDPWM*调速系统的原理框图UPW为脉宽调制器，DLD双闭环脉宽构形式,如图 610所示。图中可逆 PWM变换器主电路系采用 为逻辑延时环节，FAIGBT所构成的H型结脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silic on Gen eral为瞬时动作的讨流保护。J TA）的第二代产品SG3是一种性能优良，功能全、通用性强的试，故获得广泛使用勺单片集成 PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调四实验设备及仪器1. NMCL系列教学实验台主控制屏。2. NMCL 18 组件3. NMCL 31A 组件4.

3、 NMCL-22 挂箱6. M 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7 F）。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 系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。5起动电机时，需把 MMEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。6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

4、零。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），以免造成短路事故。8实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进 行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。9. 系统整定要求满足超调量小于5%，调节时间小于 3秒。六. 实验方法1. SG3525及控制电路性能测试（1）调节UPW单元的RP电位器使输岀波形的占空比为二分之一，UPW的2端与DLD单元的1相连，按下S1开关，检查G1E1，g2e2，g3e3，G4E2之间的波形是否正常2 开环系统调试按图5-19接线。断开主电源，将三相调压器的U

5、、V、W接主电路的相应处，将主电路的 1、3端相连，6、7端接入直流电动机 M03的电枢及700mH的电感，电枢回路要串入NMCL 31A上的指针式电流表。电机加上励磁。22挂箱的地与G（给定）的地相连，G（给定）的输岀接到UPW的3端。（1）系统开环机械特性测定增大给定值，使电机转速达1400r/min，调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内测取7 8个点，记录相应的转速n和转矩M （或直流发电机电流 id）n=1400r/minn( r/mi n)140013831311127712571191108310601028id(A)0.090.110.210.280.310.490.820

6、.911.01M(N.m)0.080.120.260.350.410.661.131.241.39调节给定值，使 n=1000/min和n=500r/min，作同样的记录，可得到电机在中速和低速时的机械特性。n=1000r/minn( r/mi n)1000994910887852779737701654id(A)0.080.090.220.290.380.590.710.821.01M(N.m)0.0070.100.280.370.510.821.01.161.44n=500r/m inn( r/mi n)503402470359295266230168id(A)0.080.240.130.

7、340.550.650.781.00M(N.m)0.070.300.160.450.760.891.061.35断开主电源，给定开关拨向“负给定”，然后按照以上方法，测岀系统的反向机械特性。（2）速度反馈系数的调试转速计输岀“ + ”、“ -”分别与NMCL 31A上的FBS的“ 2”、“1 ”相连（注意此时速度反馈应接成负反 馈），G（给定）打到正给定，调节正给定值使电机转速逐渐升高，并达到1400r/min，调节FBS的反馈电位器,使速度反馈电压为 2V。4.闭环系统调试将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。按图片接线(“接线图实验一”)(1)速度调节器的调试(a

8、) 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卩F ;(c) 调节RP1、RP2使输岀限幅为士 2V。( 2)电流调节器的调试(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卩F ;(c) 给定开关S2打向“给定”，S1开关扳向上，调节 RP1电位器，使 ACR输岀正饱和，调整 ACR的正 限幅电位器 RP1，用示波器观察 UPW单元“2”的脉冲，不可移岀范围。(占空比不能为1)S2开关打向“给定”， S1开关打向下至“负给定”，调节RP2电位器，使 ACR

9、输岀负饱和，调整 ACR的负限幅电位器 RP2，用示波器观察 UPW单元“ 2”的脉冲，不可移岀范围。5系统动态波形的观察用二踪慢扫描示波器观察动态波形，并记录动态波形。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，读岀超调量及调节时间( 2) 系统稳定运行时突加额定负载和突降负载时，电动机电枢电流波形和转速波形，读岀动态速降及恢复时间注：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。6.系统静特性测试(1)机械特性n=f (Id)的测定S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，调节 RP1电位

10、器，使电机空载转速至1400 r/min ,再调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内分别记录78点，可测出系统正转时的静特性曲线n=f (Id)n(r/mi n)139613921391138613851377I(A)0.080.20.30.50.71S2开关打向“给定”，S1开关打向下至“负给定”，调节 RP2电位器，使电机空载转速78点，可测岀系(2 )闭环控制特性n=f(Ug)的测定S2开关打向“给n(r/mi n)-1404-1400-1397-1394-1390-1388I(A)0.080.20.40.60.80.98至1400 r/min，再调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载

11、范围内分别记录 统反转时的静特性曲线 n=f (Id)定”，S1开关扳向上，调节RP1电位器，记录 Ug和n，即可测岀闭环控制特性n=f(U g)n(r/mi n)140412031067907757620Ug(V)2.8972.52.321.9131.5801.339七. 实验报告1 列岀开环机械特性数据 ,画岀对应的曲线，并计算岀S及开环系统调速范围。2 根据实验数据，计算岀电流反馈系数B与速度反馈系数a。3列岀闭环机械特性数据，画岀对应的曲线，计算岀S及闭环系统调速范围，并与开环系统调速范围相比较。4 列岀闭环控制特性 n=f ( ug)数据，并画岀对应的曲线。5. 画岀下列动态波形(1) 突加给定时的电动机电枢电流和转速波形，并在图上标岀超调量等参数。(2) 突加与突减负载时的电动机电枢电流和转速波形。八. 思考题1 为了防止上、下桥臂的直通，有人把上、下桥臂驱动信号死区时间调得很大，这样做 行不行，为什么？答：