电力拖动自动控制系统实验报告

.-.-.可修编.可修编.-电力拖动自动掌握系统试验报告试验一双闭环可逆直流脉宽调速系统一，试验目的：把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。生疏直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。把握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。二，试验内容：PWM掌握器SG3525的性能测试。掌握单元调试。测定开环和闭环机械特性n=f(Id)。闭环掌握特性n=f(Ug)的测定。三．试验系统的组成和工作原理GMGMU*0＋U*0ASR＋ACRUPWDLDGDPWMU-UiFATAMTG图6—10 双闭环脉宽调速系统的原理图性，因而日益得到广泛应用。双闭环脉宽调速系统的原理框图如图 6—10所示。图中可逆 PWM变换器主电路系承受MOSFET所构成的H型构造形式，UPW为脉宽调制器，DLD为规律延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。脉宽调制器UPW承受美国硅通用公司〔Silicon General〕的其次代产品SG3525，这是一种性能优良功能全通用性强的单片集成PWM掌握器由于它简洁牢靠及使用便利敏捷，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。四．试验设备及仪器MCL系列教学试验台主掌握屏。—18组件〔适合31组件〔适合—Ⅲ。MCL—10组件或MCL—10A组件。MEL-11MEL—03三相可调电阻〔或自配滑线变阻器。电机导轨及测速发电机、直流发电机M01〔或电机导轨及测功机、MEL—13组件。直流电动机M03。双踪示波器。五．留意事项直流电动机工作前，必需先加上直流激磁。接入ASR构成转速负反响时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到R的“”端接入可调电容〔预置7F。3．测取静特性时，须留意主电路电流不许超过电机的额定值1A。系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug

起动电机。起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。转变接线时，必需先按下主掌握屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。7．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，必需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。8．试验时需要特别留意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进展过流保护电路调试或进展加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。六．试验方法承受MCL—10组件1．SG3525性能测试527“3232面板右下角的电源开关。25〔需记录S1开关拨向“通”和“断”两种状况〕S5开关打向“OV”, 用示波器观看“30”端电压波形，调整RP2电位器，使方波的占空比为50％。S5开关打向“给定”分别调整RP3、RP4，记录“30”端输出波形的最大占空比和最小占空〔S2打向“通”和“断”两种状况〕掌握电路的测试规律延时时间的测试50V33”34”t=d同一桥臂上下管子驱动信号死区时间测试8“1111“11511“1”1VVT1。GS

和V

以及V

和V

的死区时间。t =d.VT1.VT2t =d.VT3.VT4留意，测试完毕后，需拆掉“7”和“8”以及“10”和“11”的连线。开环系统调试速度反响系数的调试9“1机M03，电机加上励磁。S4开关扳向上，同时逆时针调整RP3电位器到底，合上主电源，调整沟通电压输出至220V左右。调整RP3电位器使电机转速渐渐上升，并到达1400r／min，调整FBS的反响电位器RP2V。注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。系统开环机械特性测定参照速度反响系数调试的方法，使电机转速达1400r/min，转变测功机加载旋钮〔或直流发电机负载电阻Rd，在空载至额定负载X围内测取—8个点，记录相应的转速n和转矩M〔或直流发电机电流id〕SG3525性能测试测试示波器观看25端电压波形，开通时，T=105.5us，V=2.22v；关断时，T=52.5us，V=2.22v。S5开关打向给定，30端输出波形，开通时，最大占空比0.5，最小0；关断时最大0.618小0。掌握电路测试规律延时时间td=2.9us，VT1\VT2死区时间2.9us，VT3\VT4死区时间2.9us。开环系统调试系统开环机械特性测定正给定n〔r/min〕140012841235119511541105Id(A)0.210.410.560.700.850.99n〔r/min〕800713767642618575Id(A)负给定n〔r/min〕0.25-14000.41-13570.57-13500.72-1337-13060.82-12740.99Id(A)0.680.500.350.220.120.02n〔r/min〕-800-767-758-724-702-684Id(A)0.730.540.360.250.120.02闭环系统调试将ASR,ACR均接成PI调整器接入系统，形成双闭环不行逆系统。按图6—11速度调整器的调试反响电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；56”端接入—11电容器，预置5～μF；调整RP1、RP2使输出限幅为±2V。电流调整器的调试反响电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；56”端接入—11电容器，预置5～μF；54开关扳向上，调整0的3电位器，使R输出正饱和，调整ACR的正限幅电位器RP1，用示波器观看“30”的脉冲，不行移出X围。540的4输出负饱和，调整ACR的负限幅电位器RP2，用示波器观看“30”的脉冲，不行移出X围。4. 系统静特性测试,机械特性正给定n〔r/min〕140013991394139313911388Id(A)0.200.360.490.710.861.01n〔r/min〕800800799799798797Id(A)0.220.370.510.690.871.00负给定n〔r/min〕-1400-14001398139613951394Id(A)-0.28-0.40-0.56-0.71-0.86-1.01n〔r/min〕-800-800-798-797-796-795Id(A)-0.22-0.36-0.51-0.73-0.85-1.00闭环掌握特性正给定n〔r/min〕14001156943719524195Ug〔v〕负给定4.864.043.312.541.860.74n〔r/min〕-1400-1130-949-724-542-286Id(A)-4.73-3.80-3.18-2.41-1,79-0.91思考题为了防坠上下桥臂直通，有人把上下桥臂驱动信号死区时间调的很大，这样做行不行，为什么？你认为死区时间长短由哪些参数打算？关断时间以及对输出波形要求有关优点。答：1.功率因素高，谐波污染小；2.主电路构造简洁；3开关频率高，频带宽，响应速度和稳速精度好，电枢电流简洁连续；4调速X.可修编.可修编.-. -试验心得与体会：通过本次试验，我们学习了把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。生疏直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。把握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。还学习了死区时间的调整长短对输出波形的影响。以及不同晶闸管和器件之间的区分等。对双闭环脉宽调速系统的原理图有了更形象的理解，只要做到了理论联系实际，把课堂上的东西运用到做试验中来。在试验的过程中使理论实践化，提高了我们的动手力量，而且能初步分析试验过程中遇到的问题并解决他们。在做试验的过程中还有一些的缺乏，但坚信，通过不断的积存才会越来月生疏。试验二双闭三相异步电动机调压调速系统一．试验目的生疏相位掌握沟通调压调速系统的组成与工作。了解并生疏双闭环三相异步电动机调压调速系统原理。了解绕线试异步电动机转子串电阻时在调整定子电压调速似的机械特性。通过测定系统的静特性和动特性进一步了解沟通调压系统中电流环和转速环的作用二．试验内容.可修编.可修编.-. -测定绕线试异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。测定双闭环沟通调压调速系统的静特性。测定双闭环沟通调压调速系统的动态特性。三．试验设备及仪表教学试验台主掌握屏。NMCL—31组件。NMCL—33组件NMEL—03三相可调电阻。NMCL—18组件NMCL—09组件求取调速系统在无转速负反响时的开环工作机械特性。ASR的“3”至U的连接线，G〔给定〕直接加至U，且Ug调至零，直流电机ct ct励磁电源开关闭合。合上主掌握屏的绿色按钮开关，调整三相调压器的输出，使U

、Uvw、Uwu=200V。uv注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。调整给定电压U，使直流电机空载转速n=1500转/分，调整测功机加载旋钮〔或直g 0流发电机负载电阻，在空载至额定负载的X围内测取78点，读取整流装置输出电压U，d输出电流id

以及被测电动机转速n。0.5660.5220.5070.4950.4901.544129513251340134813531311UU〔V〕d210.1214.4215.5217.3217.1212.3i〔A〕dn〔r/min〕断开〔给定〕和UR的输出接至U，把R5”点短接。ct ct合上主掌握屏的绿色按钮开关，调整U，U，U 为200伏。uv vw wu调整给定电压U至2V，调整转速变换器RPn=1500g 0转/分，调整ASR的调整电容以及反响电位器RP3，使电机稳定运行。di〔A〕dU〔V〕dn〔r/min〕调整测功机加载旋钮〔或直流发电机负载电阻，在空载至额定负载Xdi〔A〕dU〔V〕dn〔r/min〕d0.5290.6000.6560.7100.7750.65717917016315614710312661230120311731131922测取调速系统在带转速负反响时的无静差闭环工作的静特性断开R5“6”端接11电容器，可预置μF，使ASRPI〔比例—积分〕调整器。调整给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500转/分。在额定至空载X围内测取7～8个点。.可修编.可修编.-. -ii〔A〕 0.510dU〔V〕 173dn〔r/min〕 12350.58916311900.66315312430.72414311000.78113510560.958102901四．试验心得通过本次试验，我们学习了相位掌握沟通调压调速系统的组成与工作。对双闭环三相异步电动机调压调速系统原理有了肯定的了解。了解绕线试异步电动机转子串电阻时在调整定子电压调速似的机械特性。还通过测定系统的静特性和动特性进一步了解沟通调压系统中电流环和转速环的作用试验使我生疏了相位掌握沟通调压调速系统的组成与工作；了解并生疏了双闭环三相异步电动机调压调速系统原理和绕线试异步电动机转子串电阻时在调整定子电压调速似的机械特性；以及通过测定系统的静特性和动特性进一步了解沟通调压系统中电流环和转速环的作用。通过试验还了解了电动机调压调速系统不是想象中的那样简洁，只有把握好其中的知识，才能在将来的工作提高中有根底可以拿出来，收益颇多。.-.-.可修编.可修编.-试验三异步电动机SPWM与电压空间矢量变频调速系统一．试验目的通过试验把握异步电动机变压变频调速系统的组成及工作原理。加深理解用单片机通过软件生成SPWM波形的工作原理与特点。以及不同调制方式对系统性能的影响生疏电压空间矢量掌握〔磁链跟踪掌握〕的工作原理与特点。把握异步电动机变压变频调速系统的调试方法。二．试验内容连接有关线路，构成一个有用的异步电动机变频调速系统。过压保护、过流保护环节测试。承受SPWM数字掌握时，不同输出频率、不同调制方式〔同步、异步、混合调制〕时的磁通重量、磁通轨迹、定子电流与电压、IGBT定子电流与电压、IGBT低频补偿特性测试。三．试验系统组成及工作原理变频调速系统原理框图如图7—3所示。它由交-直-交电压源型变频器，16位单片机80C196MC所构成的数字掌握器，掌握键盘与运行指示、磁通测量与保护环节等局部组成。逆变器功率器件承受智能功率模块 M〔l Ligentrs，型号为10A/600M是一种由六个高速、低功耗的，优化的门极驱动和各种保护电路集成为一体的混合电路器件。由于承受了能连续监测电流的有传感功能的IGBT芯片，从而实现高效的过流和短路保护，同时IPM还集成了欠压锁定和过流保护电路。该器件的使用，使变频系统硬件简洁紧凑，并提高了系统的牢靠性。数字掌握器承受Intel公司专为电机高速掌握而设计的通用性16位单片机80C196MC。它由一个C196核心、一个三相波形发生器以及其它片内外设构成。其它片内外设中包含有定时器、A/D转换器、脉宽调制单元与大事处理阵列等。在试验系统中80C196MC的硬件资源安排如下：P3、P4口：用于构成外部程序存储器的16bit数据和地址总线。WG1～WG3和WG1～WG3：用于输出三相PWM波形，掌握构成逆变器的IPM。EXTINT：用于过流、过压保护。通过接于A/D转换器输入端ACH2和ACH1设之输入频率和转变u/f〔低频补偿。利用P0和P1口的P

～P0.4

0.7

和P ～P1.0

1.3

，外接按钮开关，用于起动、停顿、故障复位两种调制方法，三种调制模式的选择。利用P2、P5、P6口的P ～P ，P 与P ，P ，外接指示灯，用于指示系统所处状2.4 2.7 5.4 6.6 6.7态。磁通观测器用于电机气隙磁通测量。其前半局部为3/2变换电路，将三相电压V、AV、V从三相静止坐标系A、B、C变换到二相静止坐标系α、β上，成为V、V。电路的B C α β后半局部则分别对V、V积分。在无视定子漏磁和定子电阻压降的前提下，两个积分器的α β输出分别是二相静止坐标系中电机气隙磁通在αβ轴上的重量φ与φα β相像，相位差90°。将两个积分的输出分别接入示波器的X轴输入和Y轴输入，即可得到电机气隙磁通的圆形轨迹。四．试验设备和仪器MCL—ⅠI型电机掌握教学试验台MCL—09变频调速系统组件电机导轨及测速发电机慢扫描示波器双踪示波器五．试验方法按图7—4连接线路，经检查无误后，合上电源，试验系统缺省设置为SPWM掌握，同步调制方式，对应指示灯亮。假设指示灯与上述不符，可按复位按钮，使系统处于上述缺省状态，此时系统即可进展试验。假设系统承受SPWM掌握并工作在同步调制方式，即可按起动按钮，电动机即可起动，起动后可调整频率设定电位器，即可转变电动机转速。在电动机运行中，如按了空间矢量、异步调制，混合调制等按钮，系统将不会响应，必需先按停顿按钮，使电动机停顿运行，才能转到空间矢量掌握以及其它调制方式。低频补偿电位器在电机运行时，可按需要任意调整。系统消灭故障停机时，可在撤除故障条件下，按故障复位按钮，使红色故障指示灯灭，系统即可按要求连续运行。〔这时只需合上掌握电源，主回路电源不加〕断开过压保护检测线，红色故障指示灯发亮，同时微机输出驱动脉冲被封锁，表示过压保护环节工作正常。测试完毕后，按一下故障复位按钮，故障指示灯灭。断开过流检测线，红色故障指示灯发亮，同时驱动脉冲被封锁，表示过流保护环节工作正常。测试完毕后，按一下复位按钮，故障指示灯灭。承受SPWM掌握，分别在输出频率为50Hz、30Hz条件下，测量与描绘不同调制方式时的电机气隙磁通重量、电机气隙磁通轨迹、定子电流、IGBT两端波形〔输出U、V、W与N端之间〕与定子端电压等波形，以及观看电机运行的平稳与噪声大小。同步调制：系统设定的载波比N=12。异步调制：系统设定的载波频率ft=600Hz。混合调制：分三段执行。第一段0Hz～12.5Hz，载波比N1=100；其次段12.5Hz～25HzN2=80；第三段，25Hz～50HzN3=60。当在低频2Hz〔顺时针旋转时，低频补偿电压增大，直到电动机能旋转时止。承受电压空间矢量掌握试验条件及观看与描绘的波形同方法2。低频补偿性能测试低频时定子压降的补偿度可通过电位器连续调整，在输出频率为1～2Hz时，调整补偿度直到电动机能均匀旋转时止，同时观看与记录直流母线电流的变化。六．试验结果及分析频率 转速〔r/min〕电流(A)频率 转频率 转速〔r/min〕电流(A)频率 转速 电流(A)〔HZ〕〔HZ〕〔r/min〕5014500.0855015040.0874513010.084513360.084011550.0774011920.0783510120.0753510320.073308680.073309030.072257250.072257540.071205820.07206050.069154370.065154550.063102930102870514705151026302820SPWM频频率 转速〔r/min〕电流(A)频率 转速 电流(A)〔HZ〕〔HZ〕〔r/min〕5014480.0875014470.0834513010.0844513030.084011570.0754011560.0753510130.0803510100.074308660.071308600.073257260.07257200.072205800.069205790.069154370.067154370.062102930102930514705147025802590频率 转速〔r/min〕频率 转速〔r/min〕电流(A)频率 转速 电流(A)〔HZ〕5015060.085〔HZ〕50〔r/min〕14470.0864513540.084513000.0844011980.0794011580.0773510480.0783510150.073309030.072308700.072257540.074257200.072206040.068205810.069154540.066154380.063103200102930514105147027302580低频补偿性能测试：电机不转动时初始电流为1.5mA，频率为1.6HZ，我们调整补偿度直到电动机能均匀旋转时止，电流上升为2.6mA。试验心得：通过本次试验，我们学习了异步电动机变压变频调速系统的组成及工作原理。对用单片机通过软件生成SPWM波形的工作原理与特点有了更深刻的理解。对不同调制方式对系统性能的影响有了更好的生疏更加生疏电压空间矢量掌握〔磁链跟踪掌握〕的工作原理与特此次试验涉及到晶闸管，磁通轨迹，输出频率等，变频调速系统，数字掌握器等一系列的学问，把以前用到的学问再拿回来用。以前的书本学问有很好的帮助。依据试验得到的数据，进展对保护功能的研讨和分析，是有助于提高本门学科的学问把握水平，以及自己的分析力量。试验四晶闸管直流调速系统开环机械特性测试一．试验目的生疏晶闸管直流调速系统组成及各主要单元部件的原理。把握晶闸管可控整流电路和触发电路的调试方法。把握直流电动机机械特性的测试方法二．试验内容触发电路触发脉冲的测试触发电路初始相位a0的调试三相桥式全控整流电路的调试晶闸管主电路输出波形的测试直流电动机开环机械特性曲线的测试三．试验系统组成及工作原理组，可调电阻负载等组成。掌握电路：据赤膊