《自动控制系统》试验指导书

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《自动控制系统》试验指导书

适用专业:电气工程与自动化课程代码:8416460总学时:40总学分:2编写单位:电气信息学院编写人:李伟审核人:审批人:批准时间:年月日

目录

试验一单闭环晶闸管直流调速系统试验……………..…………………1试验二双闭环晶闸管不可逆直流调速系统…..…………5试验三通用变频器的调试与使用………………………..8主要4、比较以上各种机械特性，并做出解释。

八、试验本卷须知

1、双踪慢扫描示波器的两个探头的地线通过示波器外壳接地，故在使用时，必需将两探头的地

线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故；

2、系统开环运行时，不能突加给定电压而启动电动机，应逐渐增加给定电压，避免电流冲击；3、通电试验时，可先用电阻作为整流桥的负载，待电路正常后，再换接电动机负载。4、在连接反馈信号时，给定信号的极性必需与反馈信号的极性相反。

九、思考题

1、P调理器和PI调理器在直流调速系统中的作用有什么不同？

2、试验中，如何确定转速反馈的极性并把转速反馈正确地接入系统中？调理什么元件能改变转

速反馈的强度？

3、试验时，如何能使电动机的负载从空载（接近空载）连续地调至额定负载？

试验二双闭环晶闸管不可逆直流调速系统

一、试验目的和任务

1、了解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、把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；3、研究调理器参数对系统动态特性的影响。

二、试验内容

1、各控制单元调试；

2、测定电流反馈系数β、转速反馈系数α；

3、测定高、低速时完整的系统闭环静态特性n=f(Id)；4、闭环控制特性n=f(Ug)的测定；

三、试验仪器、设备及材料

1.主控制屏；

2.直流电动机-直流发电机-测速发电机组；

3.DJK02、DJK04、D45-1、D42、D31、D55-2组件挂箱；4.双踪慢扫描示波器；5.万用表。

四、试验原理

双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调理器综合调理。由于调速系统的主要参量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可抑制电网电压扰动对转速的影响，试验系统的组成如图2-1所示。

系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压Ug的大小即可便利地改变电机的转速。ASR、ACR均设有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制启动电流的目的；ACR的输出作为移相触发电路GT的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制αmin的目的。

启动时，当参与给定电压Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并在出现超调后，ASR退出饱和，最终稳定运行在略低于给定转速的数值上。

五、主要技术重点、难点

转速与电流PI调理器参数调理。

六、试验步骤

1、主控制屏调试及开关设置与试验一中的方法一致。

~220V2FBC+FA3A+M220V-GT2264Uct10APIVG13ASR2ACRA13RGTGVGFUS2

图2-1双闭环不可逆直流调速系统原理图

2、双闭环调速系统调试原则

1)先单元、后系统，即先将单元的特性调好，然后才能组成系统；

2)先开环、后闭环，即先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；4)先调整稳态精度，后调整动态指标。3、单元部件调试

1)调理器的调零：与试验一中的方法一致；

2)调理器的正、负限幅值的调整：按试验一中的方法确定移相控制电压Uct的允许调理范

围为0～Uctmax。电流调理器和速度调理器的调整方法与试验一中的方法一致，在本试验中，电流调理器的负限幅值为0V，正限幅为Uctmax；速度调理器的负限幅值为6V，正限幅值为0V。

3)电流反馈系数的整定：直接将给定电压Ug接入移相控制电压Uct的输入端，整流桥接电

阻负载，测量电流值和电流反馈电压，调理电流变换器（FBC）上的电流反馈电位器RP1，使得负载电流Id=1A时的电流反馈电压Ufi=6V，这时的电流反馈系统β=Ufi/Id=6V/A。

4)转速反馈系数的整定：直接将给定电压Ug接入移相控制电压Uct的输入端，整流电路接

直流电动机负载，测量直流电动机的转速值和转速反馈电压值，调理速度变换器（FBS）上转速反馈电位器RP1，使得n=1500r/min时的转速反馈电压Ufn=6V，这时的转速反馈系数α=Ufn/n=0.004V（r/min）。

4、系统特性测试

1)闭环静态特性n=f(Id)的测定

a)发电机先空载，调理转速给定电压Ug使电动机转速接近额定值，n=1400r/min然后

接入发电机负载电阻RG，逐渐改变负载电阻，直至Id≤Ied，即可测出系统静态特性曲线n=f(Id)，并记录于下表中：

n(r/min)Idb)降低Ug，使Id=Ied，再测试n=800r/min时的静态特性曲线并记录于下表中。n(r/min)Id2)闭环控制系统n=f(Ug)的测定：调理Ug及RG，使得Id=Ied、n=ned，逐渐降低Ug，记录

Ug和n，即可测出控制特性n=f(Ug)。n(r/min)Ug(V)

七、试验报告要求

1、根据试验数据，画出闭环控制特性曲线n=f(Ug)；2、根据试验数据，画出两种转速时的闭环机械特性n=f(Id)；3、将系统闭环静态特性与试验一中的开环机械特性进行比较。

八、试验本卷须知

系统开环运行时，不能突加给定电压而启动电机，应逐渐增加给定电压，避免电流冲击。

九、思考题

1、为什么双闭环直流调速系统中使用的调理器均为PI调理器？2、转速负反馈线的极性假使接反会产生什么现象？

3、双闭环直流调速系统中哪些参数的变化会引起电动机转速的改变？哪些参数的变化会引起

电动机最大电流的变化？

试验三通用变频器的调试与使用

一、试验目的和任务

1、熟悉和把握MICROMASTER440型通用变频器的操作面板的按键和使用；2、熟悉和把握变频器参数的设定和修改；

3、熟悉和把握利用变频器对电机参数进行自动测量和计算的方法；4、熟悉与把握变频器的快速调试方法；5、熟悉变频器的基本使用方法。

二、试验内容

1、熟悉BOP基本操作面板的按键和功能；2、变频器出厂设置和初始化；

3、进行变频器的快速调试和电机参数进行自动测量和计算；4、在不同模式下进行电机起动、运行和制动的操作。

三、试验仪器、设备及材料

1、MICROMASTER440通用变频器；2、BOP基本操作面板；

3、专用变频调速三相异步电动机-发电机组；4、继电器控制电路。

四、试验原理

MICROMASTER440是适合用于三相电动机速度控制和转矩控制的变频器系列。功率范围涵盖120W至200kW(恒转矩(VT)方式)或250kW(变转矩(VT)方式)，有多种型号可供用户选用。该变频器由微处理器控制并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管IGBT作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。由于其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。同时，全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。由于MICROMASTER440具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它适合用于需要多种功能的电动机控制系统。

五、主要技术重点、难点

基本操作面板BOP的设置，变频器的快速调试，电机参数的自动测定和计算。

六、试验步骤

1、基本操作面板的（BOP）的使用(1)

BOP板的按键及其功能：启动；中止；正反；点动；功能；参数；增加；减少。

(2)

利用操作面板修改参数：a)按动P键访问参数；

b)按动增加键直到显示出要修改的参数；c)按P键进入参数值访问；d)按P显示当前的设定值；

e)按增加和减少键选择运行所需要的数值；f)

按P键确认和存储这一数值。

2、按图4-1进行变频器参数的复位（即将各参数复位为出厂缺省设置），并对表4-1中复位后的

默认参数值进行记录。

开始P0003=1P0004=0P0010=30P0970=1终止图4-1变频器参数复位流程图表4-1复位后的默认参数值表

参数编号P0701P0702P0703P0731P0732P1300P0300参数含义数字量输入口1（DIN1）数字量输入口2（DIN2）数字量输入口3（DIN3）数字量输出口1（DOUT1）数字量输出口2（DOUT2）V/f曲线设置电动机类型

3、按以上数据设定电机参数，然后用操作面板BOP修改变频器的参数后控制电机先设定用户

参数数值数值含义访问级P0003=3和参数分类组P004=0，然后按以下步骤进行快速调试并自动计算电机数据：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)(25)(26)

P0010：调试参数过滤器；P0100：键入电源电压的频率；

P0205：变频器的应用（键入需要的转矩）；P0300：选择电动机的类型；P0304：电动机的额定电压；P0305：电动机的额定电流；P0307：电动机的额定功率；P0310：电动机的额定频率；P0311：电动机的额定转速；P0355：电动机的冷却方式；P0640：电动机的过载倍数；P0700：选择命令信号源；P1000：选择频率设定信号源；P1080：最小频率；P1082：最大频率；P1120：斜坡上升时间；P1121：斜坡下降时间；

P1135：OFF3斜坡下降时间；P1300：控制方式；

P1500：选择转矩设定值；

P1910：选择电动机技术数据自动检测；

P3900：快速调试终止命令，起动电动机数据的检测和计算；等待，直到重新显示P3900；起动ON命令

等待，直到重新显示P3900（进行电动机技术数据的自动检测）；整个过程终止。

4、记录自动检测出来的电动机等效电路数据。

5、起动电机，记录电机起动至设定频率的时间；中止电机，记录电机由设定频率停下来的时间。

修改参数P1120和P1121，重新起动和中止电机，记录上升和下降的时间。

6、点动电机，记录点动的频率及点动频率上升时间和下降时间；修改参数P1058、P1059设置

正、反向点动频率，修改P1060、P1061设置点动斜坡上升和下降时间。

七、试验报告要求

1、在变频器的缺省设置运行中，记录转速，频率等试验现象；

2、在基本操作面板（BOP）的使用中，记录变频器的原始参数并根据电机的基本参数重新设置

BOP面板的各按键，说明其基本功能。

3、在变频调速控制电路中，记录参数设定状况以及试验运行现象等。

八、试验本卷须知

注意人身安全，注意正确连线和变频器BOP板变频器的控制，注意综合调