逻辑无环流可逆直流调速系统实验报告

1、 .逻辑无环流可逆直流调速系统实验目的 (）熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的组成和工作原理。（）掌握各控制单元的原理、作用及调试方法。（）掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和调试方法。（）掌握逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。实验内容（）控制单元调试。（）系统调试。（）正反转机械特性（）的测定。（）正反转闭环控制特性（）的测定。（）系统动态特性的测试。实验设备（）电源控制屏（）；（）低压控制电路及仪表（）；（）触发电路和晶闸管主回路（）；（）可调电阻（）；（）直流调速控制单元（）；（）电机导轨及测速发电机（或光电编码器）；（）直流发电机；（）直流电机；（）双踪示波器；（）万用表。实验

2、原理 逻辑无环流可逆直流调速系统原理图如图 所示。 逻辑无环流可逆直流调速专用挂箱由（反号器）、（转矩极性鉴别器）、（零电流检测器）和（逻辑控制器）构成。反号器（） 反号器由运算放大器及有关电阻组成（见图 ），用于调速系统中信号需要倒相的场合。反号器的输入信号由运算放大器的反相端接入，故输出电压为（）×。 调节 的可动触点，可改变 的数值，使，则，输入与输出成倒相关系。元件 装在面板上。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“”、“”状态信号。其原理如图 （）所示。转矩极

3、性鉴别器的输入 输出特性如图 （）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。输入输出特性的回环宽度为（）式中， 为正反馈系数， 越大，则正反馈越强，回环宽度接越大；和分别为输出由正翻转到负和由负翻转到正所需的最小输入电压；和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，环宽大时能提高系统抗干扰能力，但环过宽时会使系统动作迟缓。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 （）和 （）所示。逻辑控制器（） 逻辑控制器用于逻辑无环流可逆直流调速系统

4、，其作用是对转矩极性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晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的无环流运行，其原理如图 所示。 逻辑控制器主要由逻辑判断电路、延时电路、逻辑保护电路和推电路等环节组成。）逻辑判断环节 逻辑判断环节的任务是根据转矩极性检测器和零电流检测器的输出和状态，正确地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换（由是否变换状态决定）及切换条件是否具备（由是否从“”变“”决定）。即：在变号后，零电流检测器检测到主电路电流过零（“”）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和状态必须相反。 ）延时环节 要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作

5、，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断电路发出切换指令或后，经关断等待时间（约）和触发等待时间（约）之后才能执行切换指令，故设置相应的延时电路。延时电路中的、 起 的延时作用，、 起 的延时作用。 ）逻辑保护环节 逻辑保护环节也称为“多一”保护环节，当逻辑电路发生故障时，、的输出同时为“”状态，逻辑控制器的两个输出端和全为“状态，造成两组整流装置同时开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环流环节后，当、全为“”状态时，使逻辑保护环节输出点电位变为“”，使和都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避免产生短路环流事故。 ）推环节 在正、反桥切换时，逻辑控制器中的 输出“”状态信号，将此信号送入的输入端作为脉

6、冲后移推指令，从而可避免切换时电流的冲击。 ）功率放大输出环节 因与非门输出功率有限，为了能可靠推动脉冲门或，故加了由 和组成的功率放大级，由逻辑信号和进行控制，或为“通”或为“断”来控制触发脉冲门或触发脉冲门。系统组成与工作原理 逻辑无环流系统的主回路由两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、电流调节器、反号器、转矩极性鉴别器、零电流检测器、无环流逻辑控制器、触发器、电流变换器和速度变换器等组成。其系统原理图如图 所示。 正向起动时，给定电压为正电压，无环流逻辑控制器的输出端为“”态，

7、为“”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，使反向，整流装置进入本桥逆变状态，而、不变。在主回路电流减小并过零后，、输出状态转换，为“”态，为“”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；当时，则电机停转。 反向运行时，为“”态，为”态，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，为“”态，为“”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，则为“”态，为“”态，正桥被封锁，反桥触发工作。由于逻辑控制器的作

8、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。实验方法两组晶闸管工作状态的检测 推上空气开关。主回路电源上电之前（此时不连接线路图），检查的晶闸管对触发脉冲是否工作正常。将接地可测试组桥晶闸管的触发脉冲，将接地可测试反组桥晶闸管的触发脉冲，和的电压一个为高电平，另一个为低电平，但不能同为低电平（即不能同时接地）。（）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。（）检查相序，用示波器测试“”，“”脉冲观察孔，“”孔脉冲超前“”孔脉冲°，则相序正确，否则，应调整输入电源相序。（）将

9、控制组桥触发脉冲通断的个琴键开关弹出，触发脉冲处于“通”态，用示波器测试每只晶闸管的控制极和阴极之间应有幅度为的脉冲。 组桥晶闸管检测方法相同。控制单元调试控制单元具体的调试方法：（）按节的方法调试、。（）按节的方法调试和（和）。机械特性（）的测定 按实验图 和图 接线，闭合主回路电源，在电机空载运行到后，再接入发电机 的励磁电源和不同值的，测试电机 的正、反转机械特性（），测试方法与节相同。将测试数据记入表 。 测试完成后，使给定电压，电机停转，断开主电源开关。闭环控制特性的测定 按实验图 和 接线，电机接入励磁电源，发电机 不加励磁电源和限流电阻，系统实现空载运行，闭合主回路电源，按节的方

10、法测出正、反转时的闭环控制特性（）。将测试数据记入表 。 测试完成后，使给定电压，电机停转，断开主电源开关。系统动态波形的观察 按实验图 和 接线，闭合主回路电源，利用中的“”端和的“”端，可以观察转速和电流的波形，并利用双踪慢扫描数字示波器测试并记录：（）调节正负给定使电机正、逆转速，上下拨动的给定的钮子开关 得到给定电压的阶跃变化，上下拨动的钮子开关 得到给定的正负电压，测试（正向起动正向停车反向切换到正向正向切换到反向反向停车）时的动态波形。（）电机空载运行，不变，突加突减负载的动态波形。（）改变和的参数（串接电容，调节），测试动态波形的变化。测试完成后，使给定电压，电机停转，断开主电源

11、开关。注意事项（）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。（）为了防止意外，可在电枢回路串联一定的电阻。若工作正常，则可随的增大逐渐切断电阻。附：（1）DPT、DPZ调节方法 按实验图 连线。推上空气开关，此时不需要闭合主电路电源。（）测定转矩极性鉴别器（）的环宽，要求环宽为，寻找输出端“”的高低电平跳变点，调节电位器使环宽对称于纵坐标。 具体方法： 调节给定，使的“”脚得到约电压，调节电位器，使“”端输出从“”变为“”（即从高电平变为低电平）。此时的尽量保持不变。 给定的钮子开关 拨向下方，调节负给定，从起调。当的“”端从“”变为“”时（即从低电平变为高电平），检测

12、的“”端应为左右。否则应重复和，再微调的电位器，并使“”端电平从“”变为“”时，“”端电压大小基本相等（为）。（注：若无法调节环宽，可适当放宽到。）（）测定零电流检测器（）的环宽，要求环宽为，寻找输出端“”的高低电平跳变点，调节使回环向纵坐标右侧偏离。与的调节方法相同，调节的具体方法： 调节给定，使的“”端为左右，调节电位器，使“”端输出从“”变为“”（即从高电平变为低电平）。 减小给定，当“”端电压从“”变为“”（即从低电平变为高电平）时，“”端电压应该在范围内。否则应重复和，再微调的电位器，直至“”端电压落到范围内。注意：的调试只需调节正给定，无需调节负给定。（2）逻辑控制器（）的调试按图 连线。测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合表 。调试时的阶跃信号可从给定的钮子开关 得到。 调试方法： 给定顺时针旋转到底，输出约为，代表的“”端为高电给定的钮子开关 拨向下方，则代表的“”端