转速、电流双闭环直流调速系统实训

转速、电流双闭环直流调速系统实训―、实训目的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。掌握转速、电流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。提高对系统分析及故障分析处理的能力。二、实训所需挂箱及附件序号型 号备 注1MEC01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2PAC10晶闸管及电抗器组件3PAC13三相TCA785触发电路组件该挂箱包含“触发电路”、“正、反桥功放”等模块4PAC31调速控制组件I该挂件包含“调节器I、11”、“电压隔离器”、“电流反馈与过流保护”等几个模块5PAC09A父直流电源、变压器及二极管组件该挂箱包含“土15V”、 “土12V”、“0一±15V”直流电源等几个模块6MEC42可调电阻器7DD03T1电机导轨、光码盘测速系统8DJ23校正直流测功机9DJ15直流并励电动机10慢扫描示波器自备11万用表自备三、实训线路及原理许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产效率。为缩短这一部分时间，仅采用PI调节器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能还不很令人满意。转速、电流双闭环直流调速系统是由转速和电流两个调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能(两个调节器均采用PI调节器)，由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。实训系统的原理框图组成如图6-2所示。启动时，加入给定电压U,“调节器I”和“调节器II”即以饱和限幅值输出，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U=U),并在出现超调后，“调节器I”和“调节器II”退出饱和，最后稳定g fn 在略低于给定转速值下运行。系统工作时，要先给电动机加励磁，改变给定电压U的大小即可方便地改g变电动机的转速。“调节器I”、“调节器II”均设有限幅环节，“调节器I”的输出作为“调节器II”的给定，利用“调节器I”的输出限幅可达到限制启动电流的目的。“调节器II”的输出作为“触发电路”的控制电压U,利用“调 ct节器II”的输出限幅可达到限制a的目的。max图6-3双闭环直流调速系统原理框图四、 实训内容各控制单元调试。测定电流反馈系数B、转速反馈系数a。测定开环机械特性及高、低转速时系统闭环静态特性n=f(Id)。闭环控制特性n=f(U)的测定。 "观察、记录系统动态波形。系统的排故训练五、 实训方法系统的故障设置与分析请参考第二章相关内容。PAC10和PAC13上的“触发电路”调试见第四章第七节。双闭环调速系统调试原则先单元、后系统，即先将单元的参数调好，然后才能组成系统。先开环、后闭环，即先使系统运行在开环状态，然后在确定电流和转速均为负反馈后，才可组成闭环系统。先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试转速外环。先调整稳态精度，后调整动态指标。控制单元调试移相控制电压U调节范围的确定直接将PAC12的“给定”电压U接入PAC13移相控制电压U的输入端，“三相全控整流”输出接电阻负载R(R接1980Q:将两个90Q与两个900Q串联)，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。按下启动按钮，给定电压U由零调大，U将随给定电压的增大而增大，当U超过某一数值U'时，U的波形会出现缺相的现象，这时U反而随U的增大而减少。一般可确定移相控制电压的最大允许值U=0.9U‘,即U的允许调节范围为max0_U。如果我们把输出限幅定为U的话则“三相全控整流”输出范围就被限定，不会工作到极限值状态，保证六个晶闸管可靠工作。记录U'于下表中：gU'U=0.9U' gfflax g 1将给定退到零，再按停止按钮切断电源，结束步骤。调节器的调零将PAC31中“调节器I”所有输入端接地，再将RP1电位器顺时针旋到底（逆时针旋到底为0,顺时针旋到底为10K），用导线将“5”、“6”短接，使“调节器I”成为P（比例）调节器。调节面板上的调零电位器RP2,用万用表的毫伏档测量“调节器I“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。将PAC31中“调节器II”所有输入端接地，再将RP1电位器逆时针旋到底（逆时针旋到底为0,顺时针旋到底为10K），用导线将叫1”、“12”短接，使“调节器II”成为P（比例）调节器。调节面板上的调零电位器RP2,用万用表的毫伏档测量调节器11“14”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。调节器正、负限幅值的调整把“调节器I”的“5”、“6”端短接线去掉，此时调节器I成为PI（比例积分）调节器，然后将PAC09A的给定输出端接到调节器I的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP4,使“调节器I”的输出负限幅值为-6V,当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP3,使之输出电压为最小值。把“调节器II”的“11”、“12”端短接线去掉，此时调节器II成为PI（比例积分）调节器，然后将PAC09A的给定输出端接到调节器II的“4”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP4，使之输出电压的绝对值为最小值，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP3，使“调节器II”的输出正限幅值为U。gmax 电流反馈系数的整定直接将“给定”电压U接入PAC13移相控制电压U的输入端，整流桥输出接电阻负载R（将两个90Q串联），负载电阻放在最大值，输出给定调到零。按下启动按钮，从零增加给定，使输出电压升高，当U=220V时，减小负载 d —的阻值，调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP1,使得负载电流I=l.3A时，“2”端I的的电流反馈电压U=6V，这时的电流反馈系数0=U/I二d f fi fid4.615V/A。转速反馈系数的整定直接将“给定”电压J接PAC13上的移相控制电压U的输入端，“三相全控整流”电路接直流电动机负载，L用PAC10上的200mH,输出给定调到零。 d 按下启动按钮，接通励磁电源，从零逐渐增加给定，使电机提速到n=1500rpm时，调节“速度变换”上转速反馈电位器RP1,使得该转速时反馈电压U=-6V, fn这时的转速反馈系数a=Uf/n=0.004V/（rpm）。（5）开环外特性的测定PAC13上的移相控制电压U由PAC09A上的“给定”输出U直接接入，直流发电机接负载电阻R（R接1980Q：将两个90Q与两个900Q串联），L用PAC10上 d的200mH，将给定的输出调到零。按下启动按钮，先接通励磁电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压U,使电机启动升速，调节U和R使电动机电流I=I，转速到达1200rpm。g g ded③增大负载电阻R阻值(即减小负载)，可测出该系统的开环外特性n=f(I)，记录于下表中：dn(rpm)Id(A)将给定退到零，断开励磁电源，按下停止按钮，结束实训。系统静特性测试按图6-3接线，PAC09A上的“给定”电压U输出为正给定，转速反馈电压为负电压，直流发电机接负载电阻R,L用PAC10上的200mH，负载电阻放在最大 d值处，给定的输出调到零。将调节器I、调节器II都接成P(比例)调节器后，接入系统，形成双闭环不可逆系统，按下启动按钮，接通励磁电源，增加给定，观察系统能否正常运行，确认整个系统的接线正确无误后，将“调节器I”，“调节器II”均恢复成PI(比例积分)调节器，构成实训系统。机械特性n=f(I)的测定A、发电机先空载，从零开始逐渐S调大给定电压U，使电动机转速接近n=l200rpm,然后接入发电机负载电阻R,逐渐改变负载电阻，直至1=1，即可 ded测出系统静态特性曲线n=f(I),并记录于下表中：dn(rpm)Id(A)B、降低U,再测试n=800rpm时的静态特性曲线，并记录于下表中:gn(rpm)Id(A)C、闭环控制系统n=f(U)的测定 g 调节U及R,使1=1、n=l200rpm,逐渐降低U,记录U和n,即可测出闭环控制特性n=f(u)。ed g ggn(rpm)U(V) g 系统动态特性的观察用慢扫描示波器观察动态波形。在不同的系统参数下(调节RP1)，用示波器观察、记录下列动态波形：突加给定U电动机启动时的电枢电流I(“电流反馈与过流保护”的“3”端)波形和转速n(“速度变换”的“4”端)波形。突加额定负载(20%I 100%I)时电动机电枢电流波形和转速波形。, . ed ed突降负载(100%I 20%I)时电动机的电枢电流波形和转速波形。ed ed六、实训报告根据实训数据，画出闭环控制特性曲线n=f(U)o