《电力拖动自动控制系统》正文要点

1、实验一品闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、实验学时：3学时二、实验类型：验证性三、开出要求：必修四、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。五、实验原理：晶闸管直流调速系统由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。六、实验条件：1 .教学实验台主控制屏 MCL-32T。2 . M

2、CL33 组件3 . MEL03 组件4 .电机导轨及测速发电机（或光电编码器）5 .直流电动机M036 .双踪示波器7 .万用表七、实验步骤：（一）安全讲解实验指导人员讲解自动控制系统实验的基本要求，安全操作和注意事项。介绍实验设 备的使用方法。（二）操作步骤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1-1所示。将变阻器Rd （可采用两只900a电阻并联）接入被测系统的主电路，并调节电阻负载 至最大。测试时电动机不

3、加励磁，并使电机堵转。NMCL-31的给定电位器 RP1逆时针调到底，使 Uct=0o调节偏移电压电位器 RP2,使Ud=0。合上主电源，即按下主控制屏绿色闭合”开关按钮，这时候主控制屏 U、V、W端有电压输出，调节Ug使整流装置车出电压 Ud= （3070） %Ued （可为110V）,然后调整RD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=I 1R+U 1直流电动机M03AVM生电源物出， 于 NMCL-32G给定:流电流表，量程为2,负载电阻，可选用NMEL-03(900 欧并联)除冲移相疥利Udr NMCL-3

4、1豚神放人捏驯NMCL-33I组晶闸管，位于、NMCL-33UVN iJ UJMCL33I图1-1电枢回路电阻R勺测定53调节Rd,使电流表A的读数为40% led。在Ud不变的条件下读取 A, V表数值，则Udo=l2R+U2求解两式，可得电枢回路总电阻R=(U2-U1)/(11-I2)表1-1Ui (V)I1(A)U2 (V)I2(A)Ra( Q)Rl( Q)Rn( Q)R( Q)不短接任何部件短接电枢短接电抗器注：决不能短接整流器输出端如把电机电枢两端短接，重复上述实验，可得RL+Rn=(U '2-U' 1)/(I 1-'I 2)则电机的电枢电阻为Ra=R (RL

5、+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L=L a+L L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1-2所示。合上主电路电源开关，用交流电压表和交流电流表分别测出通入交流电源后电枢两端和电抗器上的电压值 Ua和UL及电流I,从而可得到交流阻抗 Za和ZL,计算出电感值La和LL。Za=U a/IZL=U L/I生电源输出于 NMCL-32I(A)Ua (V)Ul (V)La (

6、mH)Ll (mH)表1-2I组晶闸管，位于.NMCL-33NMCL-331流电流表，量程为2A实验时，交流电流的有效值应小于电机直流电流的额定值，G给定UbldilNMCL-31I直流电机励磁电源图1-3转动惯量GD的测定和系统机电时间常数Tm勺测定3 .直流电动机一发电机一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2M -Ml =(GD /375) dn/dt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M K,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2 _Mk =(GD /375) dn/dt故 GD

7、2 =375Mk/dn/dt式中GD2的单位为N.m2.Mk可由空载功率(单位为 W)求出。MK =9.55PK/n2Pk =UaIK -IKRdn/dt可由自由停车时所得曲线n= f (t)求得，其实验线路如图1-3所示。电动机M加额定励磁。NMCL-31A的给定电位器 RPi逆时针调到底，使 Uct=0o合上主电路电源开关，调节U*将电机空载起动至稳定转速后,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1500r/min载转矩不是常数，可以转速 n为基准选择若干个点(如 的MK和dn/dt,以求取 GD2的平均值。测取电枢电压Ud和电MK和dn/dt。由于空 1000

8、r/min),测出相应表 1-3 电机为 1500r/min 。Ud (v)Ik (A)dn/dt( r /min/ s)Pk(W)Mk ( N，m)GD2(N m2)表 1-4 电机为 1000r/min 。Ud (v)Ik (A)dn/dt( r /min/ s)Pk (W)Mk ( N m)GD2(N m2)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指数规律上升id = Id(1 e"l)当t =T1时，有id =ld(1 e)=0.632Id实验线路如图1M所示。NMCL-31A的给定电位器 RP1逆时针调到底, 使 Uct=0。合上主电路电源开关，

9、电机不加励磁。调节Uct,监视电流表的读数，使电机电枢电Tl,电枢回路突加给定电压时，电流 id按流为(5090)%联。然后保持Uct不变，突然合上主电路开关，用数字示波器拍摄id=f(t)的波TloFl 4 1电电*.修打小修中于/口形，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CeCe=K e=(U d2-U d1)/(n2-ni)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=

10、9.55C e表1-5Ui(V)U2(V)n1(r/min)n2(r/min)Ce(V.min/r)Cm(N.m/A)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2Tm=(GD2 R)/375CeM图1-6转速变化曲线由于Tm>>Tl,也可以近似地把系统看成是 n =K /(1 TmS) Ud当电枢突加给定电压时，转速n将按指数规律上升，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力口电阻应全部切 除。NMCL-31A的给定电位器 RPi逆时针 调到底，使Uct=0。合上主电路电源开关， 电动机M加额 定励磁。100

11、0r/min。然后保持Ua不变，断开主电路开关, 给电枢加电压，用数字示波器拍摄过渡过程曲线，Ud=f(U ct)调节Ug将电机空载起动至稳定转速 待电机完全停止后，突然合上主电路开关， 即可由此确定机电时间常数。7 .测定晶闸管触发及整流装置特性8 .测速发电机特性 UTG=f(n)的测定实验线路如图1-3所示。电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压U*分别读取对应的 Uct、Ud、(Un)Utg、n的数值若干组，即可描绘出特性曲线Ud=f(U ct)和UTG=f(n)。利用所测得的特性，求出晶闸管触发整流装置的放大系数Ks= Ud2-Ud1c2-Uc1转速反馈系数:表1-6Uct(V

12、)Ud (V)n(r/min)Un (V)八、思考问题：1 .送电以后，当给定电位器在零位时如果整流装置输出电压不为零，应如何处 理？2 .整个试验过程中，由于晶闸管整流装置处于开环工作状态，操作时应注意哪些问题，才能避免引起过流？3 .读取仪表数据以及在特性曲线上取数时应注意哪些问题？九、实验成绩评定办法：主要评分点：原理描述、实验流程、调试过程、数据记录、解决问题的能力、资料搜集 实验结果、实验效果等。十、其它说明：（一）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

13、，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。4 .实验中应保持电枢电流波形连续。5 .切记不可将整流桥输出端短接来测Ra+RL。6 .电动机启动时要先送励磁电源。7 .遵守纪律，注意用电安全，按规定的步骤进行实验。8 .实验过程中一人接线，一人查线。检查接线无误后方可送电，实验过程中如出现异 常情况，应立即切断电源，排除故障后方可继续实验。9 .保持实验室环境整洁，实验结束后将实验器材及仪器摆放整齐。（二）实验报告要求1 .作出实验所得各种曲线，计算有关参数。2 .由Ks=f（U ct）特性，分析晶闸管装置的非线性现象。3 .小结实验体会。实验二品闸管直流调速系统主要单元

14、调试一、实验学时：3学时二、实验类型：验证性三、开出要求：必修四、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。五、实验原理：1 .速度调节器(ASR)速度调节器ASR的功能是对给定和反馈两个输入量进行加法，减法，比例，积分 和微分等运算，使其输出按某一规律变化。它由运算放大器，输入与反馈网络及二极管限幅环节组成。2 .电流调节器(ACR)电流调节器适用于可控制传动系统中，对其输入信号(给定量和反馈量)时进行加法、 减法、比例、积分、微分，延时等运算或者同时兼做上述几种运算。以使其输出量按某种予 定规律变化。

15、它是由下述几部分组成：运算放大器，两极管限幅，互补输出的电流放大级、 输入阻抗网络、反馈阻抗网络等。3 .电平检测器(1)测定转矩极性鉴别器(DPT)(b)图2-1转矩极性鉴别器转矩极性鉴别器为一电平检测器， 用于检测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需的0' " 1状态信号。其原理图如图21 (a)所示。转矩极性鉴别器白输入输出特性如图21 (b)所示，具有继电特性。调节同相输入端电位器可以改变继电特性相对于零点的位置。特性的回环宽度为Uk=U sr2U sr仁K 1(Uscm2-Uscm1)式中K1为正反馈系数，K1

16、越大，则正反馈越强，回环宽度就越大，Usr2和Usr1分别为输出由正翻转到负及由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2和Uscm1分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取0.20.6V,环宽大时能提高系统抗干扰能力，但环太宽时会使系统运作迟钝。(2)测定零电流检测器(DPZ)图图2-2零电流检测器零电流检测器也是一个电平检测器，其工作原理与转矩极性鉴别器相同，在控制系统中进行零电流检测，其原理图和输入输出特性分别如图2-2 （a）和2-2 （b）所示。4 .反号器（AR）反号器AR由运算放大器及有关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒相的场合。5 .逻辑控制器（DLC

17、）辑控制器适用于直流电动机可控硅无环流反并联供电的调压调速系统中，它对转矩极性指令和主回路零电流信号进行逻辑运算，切换加于正组桥或反组桥可控硅整流装置上的触发脉冲。逻辑电路除了功率输出级外，全部采用 CMOS集成化与非门电路组成。对于与非门 电路来说，只有当输入端全部为“1信号（高电平）时，其输出才为零（低电平）；只要输入端中任一个“0信号，其输出便为 “1信号。DLC主要由逻辑判断电路，延时电路，逻辑保护电路，推断节等组成。A .逻辑判断环节 逻辑判断环节的任务是根据转矩极性电平检测器和零电流电平检测 器的输出Um和Ui状态，正确地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换（由Um是否变换状态决定

18、）及切换条件是否具备（由Ui是否由“0态变”1态决定）。即当Um变换后，零电流检测器检测到主电路电流过零（Ui = "1）时，逻辑判断电路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出Uz和Uf状态必须相反。B.延时环节 要使正，反两组整流装置安全，可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系 统中逻辑判断电路发出切换指令Uz或Uf后。经关断等待时间t1（3ms）和触发等待时间t2（10ms）之后才能执行切换指令，故设置相应的延时电路，电路中 VD1、C1, VD2、C2起t1 的延时作用，VD3、C3,、VD4、C4起t2的延时作用。C.逻辑保护环节 逻辑保护环节也称多一保护环节。当逻辑电

19、路发生故障时，Uz、Uf的输出同时为“ 1状态，逻辑控制器两个输出端 Ublr和Ublf全为" 0状态，造成两组整流装置 同时开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环节后，当Uz、Uf全为" 1状态时，使逻辑保护环节输出" A'点电位变为“0；使Ublf和Ublr都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避免 产生短路环流事故。D.推际节在正，反桥切换时，逻辑控制器中D2:10输出“ 1"状态信号，将此信号送入ACR的输入端作为脉冲后移推防旨令，从而可避免切换时电流的冲击。E.功率放大输出环节。由于与非门输出功率有限，为了能可靠推动脉冲门I或H,故加了由V

20、1和V2J1成的功率放大级，由逻辑信号Ulki或Ulk2进行控制，或为 通"，或 断”来控制触发脉冲门I或触发脉冲门n 。图2-3逻辑控制器原理图六、实验条件：1 .教学实验台主控制屏。2 . NMCL 31A 组件3 . NMCL18 组件4 .双踪示波器5 .万用表七、实验步骤：（一）安全讲解实验指导人员讲解自动控制系统实验的基本要求，安全操作和注意事项。介绍实验设备的使用方法。（二）操作步骤1 .速度调节器（ASR）的调试按图2-4接线，DZS（零速封锁器）的扭子开关扳向解除”。（1）调整输出正、负限幅值“5” “6端 接可调电容，使 ASR调节器为 PI调节器，加入一定的输入

21、电压（由 NMCL 31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（“57 “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。表2-1输入电压（V）输出电压（V）(3)观察PI特性拆除"&' “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。2 .电流调节器(ACR)的调试按图2-4接线。(1)调整输出正，

22、负限幅值“9” “ 1cs 接可调电容，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(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.电平检测器的调试按图2-5接线。(1 )测定转矩极性鉴别器 (DPT)的环宽，要求环宽为 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

23、出从“1变为“0”将反馈网络中的电容短接("9' “1瑞短接)，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(数据记 录表格同表2-1),直至输出限幅值， 并画出曲线。(b)调节负给定，从 0V起调，当DPT的“2端从“吸为"1时，I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端输出

24、从“1”+ 15VOFFDIDFNn目如以侪，工o0U2-5DPT,冲乙DLC的调试接线图1RIPRPs-15W|值明o人定 0RPz Q Si±1415VFEPiON35 +15V Ubif叩。阳。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 按图2-6接线。图2-6反号器接线图表2-2输入电压(V)输出电压(V)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

25、表，真值表应符合下表：表2-3输入UM110001UI100100输出Uz(U blf)000111UF(Ublr)111000调试时的阶跃信号可从给定器得到。调试方法：按图2-5接线。（a）给定电压顺日针到底，Ug输出约为12V。（b）此时上下拨动 NMCL31中G （给定）部分 S2开关，Ubif、Ubir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，“6 "小”， “4”与“由”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Ubir、Ubif输出无变化。八、思考问题：1 .转矩极性鉴别器和零电流检测器的环宽怎

26、样整定？2 .零位封锁器的作用是什么？转速、电流调节器调试时，零位封锁器应处 于什么状态？九、实验成绩评定办法：主要评分点：原理描述、实验流程、调试过程、数据记录、解决问题的能力、资料搜集、 实验结果、实验效果等。十、其它说明：（一）注意事项1 .逻辑输入电压不能为负，否则会损坏电路中的CMOS器件；2 .反号器调试时，要将运算放大器同相端和给定信号共地。3 .遵守纪律，注意用电安全，按规定的步骤进行实验。4 .实验过程中一人接线，一人查线。检查接线无误后方可送电，实验过程中如出现异 常情况，应立即切断电源，排除故障后方可继续实验。5 .保持实验室环境整洁，实验结束后将实验器材及仪器摆放整齐。

27、（二）实验报告要求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。实验三 不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一、实验学时：3 学时二、实验类型：验证性三、开出要求：必修四、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。五、实验原理：见图 3-1。六、实验条件：1教学实验台主控制屏。2 NMCL 33 组件3 NMEL 03 组件4 NMCL 18 组件5 电机导轨及测速发电机（或光电编码器） 、直流发电机M016直流电动机M037双踪示波器8万用表七、实验步骤：（一

28、）安全讲解实验指导人员讲解自动控制系统实验的基本要求，安全操作和注意事项。介绍实验设 备的使用方法。（二）操作步骤按图 3-1 接线。1移相触发电路的调试（主电路未通电）（ a） 用示波器观察NMCL 33 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 1V2V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 “=900;再保持偏移 电压不变，调节 ASR的限幅电位器 RP1,使a =30°o2

29、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“没Uct的连接线，G （给定）直接加至 U*且Ug调至零，直流电机 励磁电源开关闭合。b.合上主电源，即按下主控制屏绿色闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出。c.调节给定电压 Ug,使直流电机空载转速no=1600车专/分,调节直流发电机负载电阻,图片门不可逆彳闭邛百面泗速泰航主以离图3-lS<<T灌中用环吉淀IH起冥垃声”回£8在空载至额定负载的范围内测取78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。圭id (A)Ud (V)n (r/min)3 .带转速负反馈有静差

30、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U*把ASR的“57 “6京短接。b.合上主控制屏的绿色按钮开关。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 no=l600 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。调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取78点，读取Ud、id、n。表3-2id (A)Ud (V)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” “胸接线，“5” “瑞接可调电容，可预置 7 口，使ASR成为PI （比例一积分）调节器。b

31、.调节给定电压 Ug,使电机空载转速 no=1600转/分。在额定至空载范围内测取78个点。表3-3id (A)Ud (V)n (r/min)八、思考问题：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 no,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no,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？又如何调节转速反馈的 强度，在线路中调节什么元件能实现？九

32、、实验成绩评定办法：主要评分点：原理描述、实验流程、调试过程、数据记录、解决问题的能力、资料搜集、 实验结果、实验效果等。苴1.直流电2.抬入6端接入可调电旋到1AS?3.涧取静特性1AL连续4.Ug起时使系统的给,必6. 2令。吊探头的地02.4结实验体专。(1变接线时I娟晶阐管，4iiF NMCL-33我割电同，可选出 “MELO ”900 欧邦联 jHERP3电位器逆时针 （预置 7 口）。定为十5R构成转1图71可逆中闭耳;直就调速年靛主除司机工作前.必须先加上5.8统开环连7.7踪示油器的因有位（只用一根地线即可）8遵脚雪9.实必箫常情况，应0 .保持奥验，同时/息，不可错相序。并进

33、行分析:机的红色按实验卤论如出现异实验四双闭环晶闸管不可逆直流调速系统一、实验学时：3学时二、实验类型：验证性三、开出要求：必修四、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NMCL-18 , NMCL-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，方法及参数的整定。五、实验原理：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

34、系统的控制回路如图 4-1b所示，主回路可参考图 4-1a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 ACR的输出限幅可达到 限制口min和的目的。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。六、实验条件：1 .教学实验台主控制屏。2 . NMCL33 组件3

35、. NMEL03 组件4 . NMCL18 组件5 .电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机 M016 .直流电动机M037 .双踪示波器8 .万用表七、实验步骤：（一）安全讲解实验指导人员讲解自动控制系统实验的基本要求，安全操作和注意事项。介绍实验设 备的使用方法。（二）操作步骤1.按图4-1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

36、管的控制极，阴极，应有幅度为1V 2V的脉冲。国4-1 b不可空双前耳直流调重承茕控制3路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。主回路按图 4-1a接线，直流发电机所接负载 电阻Rg断开，短接限流电阻 Rd。(2)使Ug=0,调节偏移电压电位器，使 “稍大于90。(3)合上主电源，按下主控制屏绿色闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、

37、V、W端有电压输出。(4)逐渐增加给定电压 Ug,使电机起动、升速，调节Ug使电机空载转速no=1600r/min , 再调节直流发电机的负载电阻 Rg,改变负载，在直流电机空载至额定负载范围，测取 78 点，读取电机转速 n,电机电枢电流即可测出系统的开环外特性 n=f (Id)。表4-1n(r/min)I(A)注意，若给定电压 Ug为。时，电机缓慢转动，则表明a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 脉冲前移门400,使脉冲后移住300,反馈电位器 RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。4.系统

38、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 Ua由给定器Ug直接接入，主回路接入电阻 Rd并调至最 大(Rd由NMEL -03的两只900a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NMCL-33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 V)。(c) NMCL -31的G (给定)输出电压 U

39、g接至ACR的“3端,ACR的输出“硼接至 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“97 “10端接可调电 容，可预置7 同时，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Id<1.1Ied;如Id<Ied,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(柜内整定) ，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，短接限流电阻R

40、d。(a)系统开环，即给定电压 Ug直接接至Ua, 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，计算速度反馈系数。(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。但若接成转速一电流双闭环系统，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。A

41、SR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” “湍接入可调电容，预置 57E(c)调节RP1、RP2使输出限幅为±5Vo(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1600 r/min ,再调节发电机负载电阻 Rg, 在空载至额定负载范围内分别记录78点，可测出系统静特性曲线n=f (Id)表4-2n(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(U g)。表4-3n(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，用数字

42、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，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端八、思考问题：1 .双闭环调速系统的调试原则是什么？2 .过电流保护环节的工作原理是什么？怎样整定？3 .如何估方tASR、ACR参数变化对动态过程的影响？4要改变转速应调节什么参数？要改变最大电流应调节什么参数？5电流负反馈线未接好或极性接错，会产生什么后果？九 、 实验成绩评定办法：主

43、要评分点： 原理描述、 实验流程、 调试过程、 数据记录、 解决问题的能力、 资料搜集、 实验结果、实验效果等。十、其它说明：（ 一）注意事项1 三相主电源连线时需注意，不可换错相序。2 .系统开环连接时，不允许突加给定信号 Ug起动电机。3 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。4 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。5 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。6遵守纪律，注意用电安全，按规定的步骤进行实验。7 实验过程中一人

44、接线， 一人查线。 检查接线无误后方可送电，实验过程中如出现异常情况，应立即切断电源，排除故障后方可继续实验。8保持实验室环境整洁，实验结束后将实验器材及仪器摆放整齐。（二）实验报告要求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分析由数字示波器记录下来的动态波形实验五 逻辑无环流可逆直流调速系统一、实验学时：3 学时二、实验类型：验证性三、开出要求：必修四、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

45、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。五、实验原理：逻辑无环流系统的主回路由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 5-1 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Ubif为" 0态，Ublr为"

46、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，Ug<Ufn,使Ugi反向，整流装置进入本桥逆变状态，而Ubif,Ubir不变，当主回路电流减小并过零后， Ublf ， Ublr 输出状态转换， Ublf 为 “1”态，Ublr 为 “0态，”即进入它桥制动状态，使电机降速至设定的转速后再切换成正向运行；当Ug=0 时，则电机停转。反向运行时，Ublf为" 1态，Ublr为"哈，主电路反组可控整流桥工作。无环流逻辑控制器的输出取决于电机的运行状态， 正向运转， 正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态， Ublf

47、为 ” 0态，”Ublr 为” 1态，保证了正桥工作，反桥封锁；反向运转，反转”制动本桥逆变，正转制动它桥逆变阶段，则 U blf 为 ” 1态，”Ublr 为 ” 0态，正桥被封锁，反桥”触发工作。 由于逻辑控制器的作用， 在逻辑无环流可逆系统中保证了任何情况下两整流桥不会同时触发， 一组触发工作时， 另一组被封锁， 因此系统工作过程中既无直流环流也无脉冲环流。六、实验条件：1教学实验台主控制屏。5 NMCL 33 组件6 NMEL 03 组件7 NMCL 18 组件8 电机导轨及测速发电机（或光电编码器） 、直流发电机M016直流电动机M037双踪示波器8万用表3AVI士充南动机N03)闰

48、$1 名葩常闭坏市况调理不怨主回露主电注密；1S广 于KIMCII灯品用工FVSLm百肃电机 励俺电源Im品阐丁.仅宁、NNCI-J3 J受我电阻.可共用 刈三1_4珀府&* .工；七、实验步骤:(一)安全讲解实验指导人员讲解自动控制系统实验的基本要求，安全操作和注意事项。介绍实验设备 的使用方法。(二)操作步骤1 .按图5-1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

49、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1V 2V的脉冲。(4)将Ublr接地，可观察反桥晶闸管的触发脉冲。(5)用万用表检查 Ubf, Ub的电压，一为高电平，一为低电平，不能同为低电平。2 .控制单元调试(1)按实验四的方法调试 FBS, ASR, ACR(2)按实验二的方法调试 AR, DPT, DPZ, DLC对电平检测器的输出应有下列要求转矩极性鉴别器DPT:电机正转输出Um为" 1态电机反转输出Um为哈用心比也把由需且赢闲M酣I洲向常零电流检测器DPZ:主回路电流接近零输出Ui为" 1态主回路有电流输出Ui为“旅(3)调节ASR, ACR的

50、串联积分电容，使系统正常，稳定运行。4 .机械特性n=f (Id)的测定测出n =1600r/min的正，反转机械特性 n =f (I d),方法与实验四相同。表 5-1 n=1600r/minn(r/min)I(A)5 .闭环控制特性的测定按实验四的方法测出正，反转时的闭环控制特性n =f (Ug)。表5-2n(r/min)Ug(V)6 .系统动态波形的观察用二踪慢扫描示波器观察并记录：(1)给定值阶跃变化(正向起动 T 正向停车T反向切换到正向 T 正向切换到反向 T反向停车)时的动态波形。(2)电机稳定运行于额定转速，Ug不变，突加，突减负载 (20%IedHl00%Ied)的动态波形：

51、(3)改变ASR,ACR的参数，观察动态波形如何变化。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端八、思考问题：1 .电平检测器 DPT、DPZ的继电特性怎样整定？2 .如果DLC的输出状态不正确，将会对系统产生怎样的影响？3 .在正、反向切换过程中，如果过流保护环节FA出现动作，试分析其原因。九、实验成绩评定办法：主要评分点：原理描述、实验流程、调试过程、数据记录、解决问题的能力、资料搜集、 实验结果、实验效果等。十、其它说明：(一)注意事项1 .实验时，应保证逻辑控制器工作；逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。2 .为了防止意外，可在电枢回路串

52、联一定的电阻，如工作正常，则可随 Ug的增大逐渐切除电阻。3 .遵守纪律，注意用电安全，按规定的步骤进行实验。4 .实验过程中一人接线，一人查线。检查接线无误后方可送电，实验过程中如出现异 常情况，应立即切断电源，排除故障后方可继续实验。5 .保持实验室环境整洁，实验结束后将实验器材及仪器摆放整齐。(二)实验报告要求1 .根据实验结果，画出正，反转闭环控制特性曲线。2 .根据实验结果，画出正，反转闭环机械特性，并计算静差率。3 .分析参数变化对系统动态过程的影响。4 .分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历的工作状态，系统能量转换状况。实验六双闭环可逆直流脉宽调速系统一、实验学时：3学时 二、实验类型：验证性 三、开出要求：选修 四、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。五、