《交直流调速系统实验》实验指导书

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《交直流调速系统》课程实验指导书专业：电气工程及其自动化

电子信息工程学院

20XX年5月

名目

实验概述(1)

实验一晶闸管直流调速系统要紧单元的调试(4)

实验二晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验(7)

实验三转速单闭环直流调速系统(14)

实验四电压单闭环直流调速系统(18)

实验五逻辑无环流可逆直流调速系统(21)

实验六三相正弦波脉宽度调制（SPWM）变频原理实验（带有PLC接口）(24)

实验概述

《交直流调速系统》是一门实践性、有用性非常强的专业课程，学习交直流调速系统必须理论联系实际。交直流调速系统在工业自动化中获得广泛应用，课程涉及面广，容包括电力、电子、操纵、计算机技术等，而实验环节是这些课程的重要组成部分。经过实验，能够加深对理论的明白，培养和提高实际动手能力、分析和解决咨询题的独立工作能力。

1.实验的特点和要求

交直流调速系统实验的容较多、较新，实验系统也比较复杂系统性较强。该实验是上述理论教学的重要的补充和接着，而理论教学则是实验教学的基础。学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中浮现的各种咨询题，提高动手能力；并且经过实验来验证理论，促使理论和实际相结合，使认识别断提高、深化。具体地讲，学生在完成指定的实验后，应具备以下能力：

（1）掌握电力电子变流装置主电路、触发或驱动电路的构成及调试办法，能初步设计和应用这些电路。

（2）熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用办法。

（3）掌握交、直流电机操纵系统的组成和调试办法，系统参数的测量和整定办法。

（4）能设计交、直流电机操纵系统的具体实验线路，列出实验步骤。

（5）可以运用理论知识对实验现象、结果举行分析和处理，解决实验中遇到的咨询题。

（6）可以综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。

2.实验预备

实验预备即为实验的预习时期，是保证实验能否顺利举行的必要步骤。每次实验前都应先举行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有也许在实验时别知怎么下手，白费时刻，完别成实验要求，甚至损坏实验装置。所以，实验前应做到：

（1）复习教材中与实验有关的容，熟悉与本次实验相关的理论知识；

（2）阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和容；掌握本次实验系统的工作原理和办法。

（3）写出预习报告，其中应包括实验题目、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据记录表格等；

（4）熟悉实验所用的实验装置、测试仪器等；

（5）举行实验分组，普通事情下，实验分组为每组2~4人。

3.实验实施

在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施时期。实验时要做到以下几点：（1）实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、容和办法，惟独满脚此要求后，方能允许实验开始。

（2）指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能、使用办法。

（3）按实验小组举行实验，实验小组成员应举行明确的分工，各人的任务应在实验举行中实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。

（4）按预习报告上的实验系统详细线路图举行接线，普通事情下接线次序为先主电路，后操纵电路，先串联，后并联。在举行调速系统实验时，也可由2人并且举行主电路和操纵电路的接线。

（5）完成实验系统接线后，必须举行自查。串联回路从电源的某一端动身，按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确；并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。距离较远的两连接端必须选用长导线直截了当跨接，别得用2根导线在实验装置上的某接线端举行过渡连接。自查完成后，须经指导教师复查后方可合闸通电，开始实验。

（6）实验时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项举行实验和操作。除作阶跃启动试验外，系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位，测试点的分布应均匀；改接线路时，必须拉闸，断开电源。实验中应观看实验现象是否正常，所得数据是否合理，实验结果是否与理论相一致。

（7）完成本次实验全部容后，应请指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。

4.实验总结

实验的最终时期是实验总结，即对实验数据举行整理、绘制波形和图表、分析实验现象、撰写实验报告。每个实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告的编写应持严肃仔细、实事的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时，别得随意修改实验数据和结果，别得用凑数据的办法来向理论靠拢，而是应用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的缘故。

实验报告是依照实测数据和在实验中观看、发觉的咨询题，通过自个儿分析研究或分析讨论后写出的心得体味。

实验报告要写在一定规格的报告纸上，且应简明扼要、字迹清晰、图表整洁、结论明确。

实验报告包括以下容：

（1）实验名称、专业班级、学号、、实验日期。

（2）实验目的、实验容简述。

（3）列出实验中所用组件的名称及编号等。

（4）绘出实验时所用组件的线路图，并注明仪表量程、电阻器阻值、电源端编号等。

（5）实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。

（6）按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线及记录的波形，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线，别在曲线上的点仍按实际数据标出。

（7）用理论知识对实验结果举行分析总结，讲明实验结果与理论是否符合，可对某些咨询题提出一些自个儿的见解、建议和改进的措施，并最终写出结论。

（8）每次实验后，要求每人独立完成一份报告，按时送交指导教师审阅。

实验一晶闸管直流调速系统要紧单元的调试

一、实验目的

1.熟悉直流调整系统要紧单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2.掌握直流调速系统要紧单元部件的调试步骤和办法。

二、实验设备

1.DL01电源操纵屏

2.DL02晶闸管主电路

3.DL05三相晶闸管触发电路

4.DL21直流电机调速电路

5.示波器

6.万用表

三、实验容

1.调节器I(速度调节器)的调试。

2.调节器II(电流调节器)的调试。

3.反相器的调试。

4.操纵单元及系统调试。

四、实验办法

4.1电压给定

4.1.1实验原理

“电压给定”由两个电位器RP6、RP7及两个开关S1、S2组成。S1为正、负极性切换开关，输出的正、负电压的大小分不由RP6、RP7来调节，其输出电压围为-15V～+l5V，S2为输出操纵开关，置于“运行”位置，允许电压输出，置于“停止”位置，则输出恒为零。

4.1.2实验办法与步骤

1.将S2置于“运行”位置，S1置于“正给定”位置，调节RP6可得到可调的正电压。拨动S2至“停止”位置，可获得从正电压至0V的阶跃信号；再拨动S2至“运行”位置，则可获得从0V至正电压的阶跃信号。

2.将S2置于“运行”位置，S1置于“负给定”位置，调节RP7可得到可调的负电压。拨动S2至“停止”位置，可获得从负电压至0V的阶跃信号；再拨动S2至“运行”位置，则可获

得从0V至负电压的阶跃信号。

3.将S2置于“运行”位置，拨动S1，分不调节RP6和RP7使输出一定的正、负电压，当S1从“正给定”位置转换至“负给定”位置时，可得到从正电压到负电压的阶跃信号。当S1从“负给定”位置转换到“正给定”位置时，得到从负电压到正电压的阶跃信号。

4.2调节器

4.2.1实验原理

“调节器”的功能是对给定和反馈两个输入量举行加法、减法、比例、积分和微分等运算，使其输出按某一规律变化。“调节器”由运算放大器、输入与反馈环节及二极管限幅环节组成。

“A1、A2、A3”端为信号输入端，二极管VD1和VD2起运放输入限幅，爱护运放的作用。二极管VD3、VD4和电位器RP2、RP3组成正负幅值可调的限幅电路。由R1、C1组成微分反馈校正环节，有助于抑制振荡，减少超调。RP1、C2与运算放大器组成PI调节器。改变R7的阻值改变了系统的放大倍数，改变C5的电容值改变了系统的响应时刻。电位器RP1、RP2、RP3均安装面板上。

4.2.2实验办法与步骤

1.调整输出限幅值

将“电压给定”的输出端连接到“调节器”的“A3”端。当加+5V的给定电压时，调整限幅电位器RP3，观看“调节器”负电压输出的变化规律(-0.8V～-16V)；当加-5V的给定电压时，调整正限幅电位器RP2，观看“调节器”正电压输出的变化规律(14.6V～0.8V)。

2.测定输入输出特性

用外接导线将反馈网络中的电容C2短路，使“调节器”为P（比例）调节器，并且将正负限幅电位器RP2和RP3均顺时针旋到底，在“调节器”的输入端分不逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压变化，直至输出限幅值，并画出对应的曲线。

3.观看PI特性

将反馈网络中电容C2的短路线拆除，给“调节器”输入端突加给定电压，用示波器观看输出电压的变化规律。改变调节器的外接电阻值，观看输出电压的变化。

4.3反相电路

4.3.1实验原理

“反相电路”由运算放大器及相关电阻组成，用于调速系统号需要反相的场合，反相电路的输入信号U1由运算放大器的反相输入端输入，故输出电压U2为：

21311URRRPU?+-=

调节电位器RP1，使RP1+R3=R1，则12UU=-，输入与输出成反相关系。

4.3.2实验线路连接

测定输入输出的比例：将“反相电路”输入端接“电压给定”的输出。调节“电压给定”使其输出为+5V，用万用表测量“反相电路”输出端，经过调节RP5使输出等于-5V；再调节“电压给定”使其输出为-5V，观测“反相电路”输出是否为+5V。

4.4“触发电路”调试

1.打开DL01总电源开关，操作“电源操纵屏”上的“三相电网电压指示”开关，观看输入的三相电网电压是否平衡。

2.将DL02的“三相同步信号输出”端和DL05“三相同步信号输入”端相连，打开DL05电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。

3.观看A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波歪率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波歪率尽量一致。

4.将DL22上的“给定”Ug输出直截了当与DL05上的移相操纵电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DL05中“偏移电压观测及调节”上的电位器，用双踪示波器观看三相同步信号输入a和“双脉冲观看孔”VT1的输出波形，使α=150°(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0°是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30°)。

5.将给定开关S2置于“给定”位置，适当增加给定Ug的正电压输出，观测DL05上“脉冲观看孔”的波形，此刻应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。

6.将DL05面板上的Ulf端接地，用扁平电缆，将DL05的“正桥触发脉冲输出”端和DL02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DL02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观看正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。

实验二晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验

一、实验目的

1.熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。

2.掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定办法。

二、实验设备

1.DL01电源操纵屏

2.DL02晶闸管主电路

3.DL05三相晶闸管触发电路

4.DL37电流反馈与过流爱护

5.DL16三相芯式变压器和别可控整流

6.DT04可调电阻（0-90Ω）模块

7.DT05可调电阻（0-900Ω）模块

8.EM01永磁式直流测速发电机

9.EM03直流并励电动机

10.电机导轨

11.示波器

12.万用表

三、实验原理

晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波