電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)一雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名： _ _學(xué)號(hào)：專業(yè)：電氣工程與自動(dòng)日期： _2015.5 _化地點(diǎn)： 教二 115課程名稱：電機(jī)控制指導(dǎo)老師 : _成績(jī) : _實(shí)驗(yàn)名稱：雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)類型 : _ 同組學(xué)生姓名：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? . 深化對(duì)雙閉環(huán)、不可逆晶閘管一直流調(diào)速系統(tǒng)原理、組成、部件調(diào)試及實(shí)驗(yàn)方法的了解和掌握。2. 對(duì)比開環(huán)、閉環(huán)靜態(tài)機(jī)械特性的差異，學(xué)習(xí)機(jī)械特性的描述及量化指標(biāo)的計(jì)算3. 研究調(diào)節(jié)器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響二.

2、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理1、實(shí)驗(yàn)原理：雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)由電流和轉(zhuǎn)速兩個(gè)調(diào)節(jié)器綜合調(diào)節(jié)，由于調(diào)速系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣可抑制電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成如下圖所示系統(tǒng)工作時(shí)，先給電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，改變給定電壓Ug 的大小既可以方便地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 ASR.ACR 均設(shè)有限幅環(huán)節(jié)， ASR 的輸出作為ACR 的給定，利用ASR 的輸出限幅可以達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的， ACR 的輸出作為移相觸發(fā)電路GT 的控制電壓，利用專業(yè) .專注ACR 的輸出限幅可以達(dá)到限制omin 的目的。起動(dòng)時(shí)，當(dāng)加入給定電壓Ug 后， ASR 即飽和輸出

3、，使電動(dòng)機(jī)以限定的最大起動(dòng)電流加速起動(dòng)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定（即 Ug=Ufn ）, 并在出現(xiàn)超調(diào)后，ASR 退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速的數(shù)值上。圖 1 實(shí)驗(yàn)原理圖專業(yè) .專注圖 2 實(shí)驗(yàn)接線圖2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1) ?單元整定 鋸齒波移相觸發(fā)系統(tǒng)脈沖零位調(diào)整 PI 調(diào)節(jié)器調(diào)零 PI 調(diào)節(jié)器的限幅調(diào)零2) ?機(jī)械特性測(cè)試 開環(huán)n=1400r/min， n=f(ld) 閉環(huán)n=1400r/min， n=f(ld)n= 800r/min， n=f(ld)3) ?閉環(huán)控制特性 n=f(Ug) 的測(cè)定 。4) ?觀察、記錄系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形。.實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1.MCL 現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控屏專業(yè) ?

4、專注2?直流電動(dòng)機(jī)一測(cè)功機(jī)一測(cè)速發(fā)電機(jī)3. 給定 .零速封鎖器 .速度變換器 .速度調(diào)節(jié)器 .電流調(diào)節(jié)器組件掛箱4. 雙蹤記憶示波器5. 數(shù)字式萬(wàn)用表四.實(shí)驗(yàn)操作步驟1. 線路連接主電路(1) SCR 整流橋用 I 組 VT1 ? VT6使用內(nèi)部鋸齒波移相觸發(fā)脈沖必須 :U blf 接地 ( I 組觸發(fā)脈沖處，左側(cè))給定 G 須與 FBS 地相連(2)電樞平波電抗器接L=700 ? 1000mH(3) 注意用強(qiáng)電接線 (粗接線柱 )(5)直流實(shí)驗(yàn)的輸入交流電壓調(diào)至220V(6) 額定電流 IdN =1A , 電流表用表 n (5A 表)(7) 負(fù)載為測(cè)功機(jī)，注意負(fù)載調(diào)節(jié)為轉(zhuǎn)矩”(8) 直流電壓

5、表量程 300V , 直流電流表量程 5A專業(yè) .專注控制回路(1) 給定 G(3)零速封鎖器DZS(2)速度變換器FBS(5)速度調(diào)節(jié)器ASR(4) 電流反饋與保護(hù) （FBC+FA ）(6)電流調(diào)節(jié)器ACR(7)觸發(fā)器（ Uct+Ublf ）接線（ 1） 區(qū)分功率線及控制線 （接頭不同）（ 2） 盡量接短線（先用短線）（ 3） 三相輸入套管線注意相序（顏色）對(duì)應(yīng)（ 4） FBS 并電容，抗振蕩（ 5） 連接 G與FBS 地線（ 6） 轉(zhuǎn)速閉環(huán)線的連接（ 7） 經(jīng)檢查方能做實(shí)驗(yàn)2. 單兀部件調(diào)試【】脈沖零位調(diào)整 脈沖零位定義移相電壓 Uct=O 時(shí) a 的位置專業(yè) .專注不可逆系統(tǒng) a=90

6、做法I Uct 接地（ =0 ）II 帶地線第一通道觀察鋸齒波無(wú)地線第二通道觀察雙脈沖III 兩通道斷續(xù)掃描IV 注意相序U 相： U g1 ，4V 相： Ug 3 ， 6W 相： Ug 5 ， 2V 調(diào)節(jié)偏移電壓Ub ，使呈VI 以后固定 Ub 不動(dòng)（靠 Uct 移 a）2】測(cè) amin=0 °ACR 限幅值去掉 Uct 接地，接入正給定G增加 Uct , 使 a=0 °用萬(wàn)用表記下此時(shí)Uct 值，作為 ACR 正限幅B】 PI 調(diào)節(jié)器調(diào)零步驟輸入接地（ ASR 為 2 端， ACR 為 B/5 端）短接反饋電容，使成P 調(diào)節(jié)器（ ASR 為 5、6 端短接， ACR 為

7、 9、10 端短接）激活調(diào)節(jié)器（ ASR4 端、 ACR8 端接 -15V ）專業(yè) .專注輸出接萬(wàn)用表mV 檔調(diào)節(jié) RP5 使輸出為 0 （以后不動(dòng)）4】 PI 調(diào)節(jié)器調(diào)限幅步驟接入給定 （ASR 為 2 端 ACR 為 3/5 端）約 1V除反饋電容短接線，使成PI 調(diào)節(jié)器激活調(diào)節(jié)器 （ASR4 端、 ACR8 端接 -15V ）輸出接萬(wàn)用表20V 檔按正給定調(diào)負(fù)限幅RP2 , 按負(fù)給定調(diào)正限幅RP1. 輸出要求 :ASR 為+-6V ， ACR 為-0.7V五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1、開環(huán)外特性的測(cè)定（ 1） 控制電壓 U ct 由給定器輸出Ug 直接接入，合上測(cè)功機(jī)的突加給定”開關(guān)。（ 2

8、） 逐漸增加給定電壓Ug,使電機(jī)啟動(dòng)、升速，調(diào)節(jié)Ug 測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕，使電動(dòng)機(jī)電流 ld=led, 轉(zhuǎn)速n=ned 。（ 3） 調(diào)節(jié)測(cè)功機(jī)的加載旋鈕，改變負(fù)載，即可測(cè)出系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f （ld ），記錄于下表中。n(r/mi n)14171444148115051552160416521697Id(A)0.90.810.690.470.400.320.190.08專業(yè) .專注圖 3 開環(huán)靜態(tài)特性曲線負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)幾乎相等，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，所以負(fù)載與電樞電流成正比，當(dāng)電樞電流增大時(shí)，也就是負(fù)載增大時(shí)，轉(zhuǎn)速線性下降，滿足理論要求。2、閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性n=f(ld) 的測(cè)定(

9、1) 電動(dòng)機(jī)先空載，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定電壓Ug 使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值， n=1400r/min ; 調(diào) 節(jié)測(cè)功機(jī)加載旋鈕，逐漸改變負(fù)載，直至ld<=led, 即可測(cè)出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(ld) ，并 記錄于下表中。(2)降低 Ug，使 ld=led ，再測(cè)試 n=1000r/min時(shí)的靜態(tài)特性曲線記錄于下表中。n(r/mi n)14331430143114331436ld(A)0.640.490.350.250.07n(r/mi n)1193119611981201I (A)0.490.310.190.06d專業(yè) .專注圖 4 n=1400r/min 時(shí)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線1200 Il

10、iaC?E蘭-!l!1194J!a0（150.1015020.25D.30.3&0.40 450.5圖 5 n=1000r/min時(shí)系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線從上面兩圖可以看出，閉環(huán)控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性與開環(huán)的有很大的不同，在電流（也就是負(fù)載）變化的過(guò)程中，轉(zhuǎn)速基本保持不變，只是小幅下降。這就體現(xiàn)了閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)作用 。3、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的觀察（1）突加給定Ug 時(shí)電機(jī)電樞電流的波形和轉(zhuǎn)速波形專業(yè) .專注圖 6 突加給定 Ug 時(shí)電機(jī)電樞電流的波形和轉(zhuǎn)速波形上圖中上面那個(gè)波形代表電樞電流波形，下面那個(gè)波形代表轉(zhuǎn)速波形?？梢钥闯鐾患愚D(zhuǎn)速給定電壓后，電樞電流突然增大，轉(zhuǎn)速也隨之快速上升。電樞

11、電流和轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)幾次振蕩趨于平穩(wěn)。(2) 空載時(shí)突加負(fù)載、突減負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形專業(yè) .專注ROLL lees/sSTOP圖 7 空載時(shí)突加負(fù)載、突減負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形上圖中上面那個(gè)波形代表電樞電流波形，下面那個(gè)波形代表轉(zhuǎn)速波形。突加額定負(fù)載后，電樞電流增大，而轉(zhuǎn)速略有下降，但是經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)后，轉(zhuǎn)速基本保持原來(lái)的數(shù)值不變。 突卸負(fù)載后，電樞電流下降，轉(zhuǎn)速先略有上升，然后基本保持原來(lái)的數(shù)值不變。分析：負(fù)載突然增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速將下降，于是速度反饋電壓將小于給定電壓，在速度調(diào)節(jié)器輸入端出現(xiàn)正的偏差電壓，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器的作用將使電流調(diào)節(jié)器的給定電流增大，整流橋的移相角前移，增大，電

12、機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩增大。當(dāng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速又回升，使接近原來(lái)的給定電壓。由于速度調(diào)節(jié)器是比例積分調(diào)節(jié)器，即使它的輸入信號(hào)又趨于平衡，但只要在調(diào)節(jié)的過(guò)程中反饋電壓和給定電壓之間一度出現(xiàn)偏差，經(jīng)過(guò)積分，它就會(huì)改變調(diào)節(jié)器的輸出，使電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)變化。一般經(jīng)過(guò)一、二次調(diào)整和振蕩，最后能在的條件下重新達(dá)到平衡。突減負(fù)載過(guò)程分析方法同突加負(fù)載。專業(yè) .專注T ' r. rW-Mwrim fflnvurnffwrtfii-HI?mi*0.51.52.5<3 peed 忡 mrad/sj>圖 8 突加、突減負(fù)載的SIMULINK 仿真波形第一個(gè)突變階段為突減負(fù)載，第二個(gè)突變階段為突加負(fù)載六、思考

13、題（1） 為什么雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中使用的調(diào)節(jié)器均為PI 調(diào)節(jié)器？其實(shí)也可以使用其他類型的調(diào)節(jié)器，但是 PI 調(diào)節(jié)器具有更好的調(diào)節(jié)效果，它很適合用于直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。（2） 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋線的極性如果接反會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？轉(zhuǎn)速負(fù)反饋線的極性如果接反，那么將變成轉(zhuǎn)速正反饋，如果當(dāng)前轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速值，那么轉(zhuǎn)速將一直減?。蝗绻?dāng)前轉(zhuǎn)速高于給定轉(zhuǎn)速值，那么轉(zhuǎn)速將一直增大到失控。所以極性接反會(huì)很危險(xiǎn)。（3） 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變？哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)最大電流的變化？轉(zhuǎn)速給定電壓的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；勵(lì)磁的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)最大電流的變化。專業(yè) .專注七、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)本次實(shí)驗(yàn)是在學(xué)習(xí)直流電機(jī)的速度電流雙閉