類電力電子與電機(jī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)

1、電氣設(shè)備綜合實(shí)驗(yàn)（二）第一部分 電機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2013年11月8日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 加深理解單相交流調(diào)壓電路的工作原理。2. 加深理解交流調(diào)壓感性負(fù)載時(shí)對相移范圍的要求。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 單相交流調(diào)壓器帶電阻性負(fù)載。2. 單相交流調(diào)壓器帶電阻-電感性負(fù)載。三、實(shí)驗(yàn)線路及原理本實(shí)驗(yàn)采取了鋸齒波移相觸發(fā)器。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管或兩只反并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制，具有控制方式簡單的優(yōu)點(diǎn)。晶閘管交流調(diào)壓器的主電路由兩只反向晶閘管組成，見圖1-1。圖1-1 單相交流調(diào)壓電路四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2. MCL-01組件。3. MCL-0

2、2組件。4. MCL-05組件。5. MEL-03三相可調(diào)電阻器。6. MEL-02三相芯式變壓器。7. 雙蹤示波器。8. 萬用表。五、注意事項(xiàng)在電阻電感負(fù)載時(shí)，當(dāng)、=、（ii）.=（iii）.實(shí)驗(yàn)二 采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2013年11月8日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路的工作原理、特點(diǎn)、波形分析與使用場合。2. 熟悉PWM專用集成電路SG3525的組成、功能、工作原理與使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. PWM專用集成電路SG3525性能測試。2. 控制電路相序與驅(qū)動(dòng)波形測試。3. 帶與不帶電感時(shí)負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測試。4. 在不同占空比條件

3、下，負(fù)載端電壓、負(fù)載端諧波測試。三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理隨著自關(guān)斷器件的迅速發(fā)展，采用晶閘管移相控制的交流調(diào)壓設(shè)備，已逐漸被采用自關(guān)斷器件（GTR、MOSFET、IGBT等）的交流斬波調(diào)壓所代替。與移相控制相比，斬波調(diào)壓具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）諧波幅值小，且最低次諧波頻率高，故可采用小容量濾波元件。（2）功率因數(shù)高，經(jīng)濾波后，功率因數(shù)接近于1.（3）對其他用電設(shè)備的干擾小。因此，斬波調(diào)壓是一種很有發(fā)展前途的調(diào)壓方法，可用于馬達(dá)調(diào)速、調(diào)溫、調(diào)光等設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以調(diào)光為例，進(jìn)行斬波調(diào)壓研究。斬波調(diào)壓的主回路由MOSFET及其反并聯(lián)的二極管組成雙向全控電子斬波開關(guān)。當(dāng)MOS管分別由脈寬調(diào)制信號控制其

4、通斷時(shí)，負(fù)載電阻RL上的電壓波形如圖2-1b所示（輸出端不帶濾波環(huán)節(jié)時(shí)）。顯然，附在上的電壓有效值隨脈寬信號的占空比而變，當(dāng)輸出端帶有濾波環(huán)節(jié)時(shí)的負(fù)載端電壓波形如圖2-1c所示。圖2-1脈沖調(diào)制信號由專用集成芯片SG3525產(chǎn)生。采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路和采用傳統(tǒng)的可控硅組成的調(diào)壓電路相比，具有功率因數(shù)高、電網(wǎng)污染少、波形畸變小等優(yōu)點(diǎn)。其原理框圖如圖2-2。圖2-2 交流調(diào)壓電路輸入交流電壓為220V，經(jīng)過同步變壓器T后，分別形成兩路互為倒相的方波，寬度為180，分別對應(yīng)正弦波的正半周和負(fù)半周，由SG3525進(jìn)行調(diào)制（調(diào)制頻率約為2.5kHz）后，經(jīng)過隔離及驅(qū)動(dòng)電路，分別驅(qū)動(dòng)兩路功率場

5、效應(yīng)管。工作過程為：當(dāng)輸入交流電處于正半周時(shí)，經(jīng)調(diào)制的方波信號施加于VT2的柵極和源極，VT1的控制電壓為0V，交流電經(jīng)L、R、VT2、VD1構(gòu)成回路。當(dāng)輸入交流電處于負(fù)半周時(shí)，方波信號加于VT1、VT2控制電壓為0V，交流電經(jīng)過VT1、VD2、R、L構(gòu)成回路，從而在R上得到一完整的經(jīng)過調(diào)制的單相正弦波交流電，有效值通過調(diào)節(jié)脈沖的占空比進(jìn)行改變。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL-11實(shí)驗(yàn)掛箱2. 萬用表3. 雙蹤示波器五、實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果1. SG3525性能測試（1）鋸齒波周期與幅值測量（分開關(guān)S2合上與斷開兩種情況）。S2合上：周期=996微秒，幅值=2.2/2=1.1VS2斷開：周期=504

6、微秒，幅值=2.24/2=1.12V（2）輸出最大與最小占空比測量。最大占空比=1，最小占空比=80/1000=8%2. 控制電路相序與驅(qū)動(dòng)波形測試將電位器RP左旋到底，1、2之間施加220V交流電壓，用雙蹤示波器觀察并記錄下列各點(diǎn)波形：（1）控制電路的13、14與地端間波形易知該波形對稱互補(bǔ)。（2）控制電路12、15與地端間波形3. 不帶電感時(shí)負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測試將主電路的3、6端相連，開關(guān)S2放在斷開位置，將電位器RP右旋到大致中間的位置，測試并記錄負(fù)載與MOS管兩端電壓波形。（1）負(fù)載兩端電壓波形（2）MOS管兩端電壓波形4. 帶電感時(shí)負(fù)載與MOS管兩端電壓波形測試將主電路的3

7、與4、5與6相連，將電位器RP右旋到大致中間的位置，測試并記錄負(fù)載與MOS管兩端電壓波形。（1）負(fù)載兩端電壓波形（2）MOS管兩端電壓波形5. 不同占空比D時(shí)的負(fù)載端電壓測試與燈泡亮度比較將電位器RP從左至右旋轉(zhuǎn)4-5個(gè)位置，分別觀察并記錄SG3525的輸出13端脈沖的占空比、負(fù)載端電壓大小與波形以及燈泡亮度的變化。D1480/500=0.96408/496=0.82364/492=0.74312/488=0.64U(V)04.593.4139.0171.0燈泡亮度不亮不亮亮很亮非常亮6. 不同載波頻率時(shí)的濾波效果比較使電感接入電路，在S2合上與斷開兩種情況下，觀察并記錄負(fù)載兩端波形。（1）

8、S2合上（2）（2）S2斷開7. 不同占空比D時(shí)的負(fù)載端諧波大小的測試分別觀察并記錄RP左旋與右旋到底時(shí)的負(fù)載端波形，從而判斷出占空比D大小對負(fù)載端諧波大小的影響。（1）RP左旋到底（2）RP右旋到底實(shí)驗(yàn)三 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2013年11月15日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵绷麟妱?dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的機(jī)械特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性。2. 電動(dòng)及反接制動(dòng)特性。3. 能耗制動(dòng)特性。三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系n=f(T)。機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)機(jī)械性能的主要表現(xiàn)，它與負(fù)載的機(jī)械特性n=f(Tz)，運(yùn)動(dòng)方程式T-Tz=(G

9、D2/375)*(dn/dt)相聯(lián)系，將決定拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及過渡過程的工作情況。機(jī)械特性中T是電磁轉(zhuǎn)矩，它與電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩T2是不同的，其間差一空載轉(zhuǎn)矩T0，即T=T2+T0。在一般情況下，因?yàn)榭蛰d轉(zhuǎn)矩T0相比于T或T2很小，所以在一般的工程計(jì)算中可以略去T0，即T=T2=P/(2n/60)。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式為：n=(U/Ce)-(R/CeCT2)*T，式中U/Ce為理想空載轉(zhuǎn)速n0，R/CeCT2為機(jī)械特性的斜率。當(dāng)U=UN，=N，電樞回路沒有串電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。當(dāng)改變U或或電樞回路電阻時(shí)，其機(jī)械特性n0或?qū)⑾鄳?yīng)變化，此時(shí)稱為直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械

10、特性。若不計(jì)電樞反應(yīng)的影響，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行時(shí)，其機(jī)械特性是一條橫跨I、II、III、IV象限的直線。其中第I象限為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，其特點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向（轉(zhuǎn)速n的方向）相同；第II、IV象限為制動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行是產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向相反的阻力矩，一使電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)迅速停機(jī)或限制轉(zhuǎn)速的升高。制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相反，此時(shí)電動(dòng)機(jī)從輸出軸上吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能反饋回電網(wǎng)或消耗在電阻中；第III象限為反向電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。制動(dòng)運(yùn)行的方式分為回饋制動(dòng)、反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制。2. 電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)。3. MEL-03三

11、相可調(diào)電阻器。4. MEL-09三相可調(diào)電阻器。5. 萬用表。五、實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果實(shí)驗(yàn)線路如圖3-1所示，圖中M12為直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，UN=220V，IN=0.55A，nN=1500r/min，PN=80W，勵(lì)磁電壓Uf=220V，勵(lì)磁電流If0,13A。直流發(fā)電機(jī)M03為M12的負(fù)載。A1為毫安表，A2為安培表，R1、R2、R3、R4根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)而選不同的阻值。圖3-1 直流電機(jī)機(jī)械特性接線圖1. 電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性R1選用1800，R2選用900，R3選用3000，R4選用1800。S1合向1-1端，S2合向2-2端，R2、R3、R4置最大值，R1置最小值。合上直流電源，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，然后

12、把R2調(diào)至零，調(diào)節(jié)電源電壓，R1、R3、R4，使U=UN=220V，n=nN=1500rmin，I1+I2=0.55A，此時(shí)If=IfN，保持電動(dòng)機(jī)U=UN=220V，If=IfN不變，改變R3、R4使阻值逐漸增加，測取電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載至空載范圍的I2、n。UN=220V IfN=0.82AI2(A)0.470.410.360.290.210.17n(r/min)149415321563160316501670拆掉開關(guān)S2的2-2短接線，調(diào)節(jié)R3，使發(fā)電機(jī)的空載電壓與直流穩(wěn)壓電源電壓值接近，并且極性相同。把S2合向1-1端，把R4值減小至零，開始記錄數(shù)據(jù)，再調(diào)R3使阻值逐漸增加，電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高

13、，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，則電動(dòng)機(jī)從第I象限進(jìn)入第II象限回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，繼續(xù)增加R3阻值至I2為額定值。測取I2、n。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過2100r/min。UN=220V IfN=0.82AI2(A)0.140.01-0.04-0.16-0.25-0.34n(r/min)1711180418151830184720152. 電動(dòng)及反接制動(dòng)特性 R1選用1800，R2選用900，R3不用，R4選用1800。S1合向1-1端，S2合向2-2端（短接線拆掉），把發(fā)電機(jī)電樞兩個(gè)端子（A1、A2）對調(diào)，R1置最小值，R2置300左右，R4最大值。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，測量發(fā)電機(jī)的空載電壓是否和直流

14、穩(wěn)壓電源電壓極性相反。若極性相反可把S2合向1-1端，調(diào)節(jié)R2為900，調(diào)節(jié)直流電源電壓U=UN=220V，調(diào)節(jié)R1使If=IfN。保持以上值不變，開始記錄數(shù)據(jù)，逐漸減小R4阻值，電機(jī)減速直至為零，仍減小R4阻值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作與反接制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行（第IV象限）再減小R4阻值，直至電動(dòng)機(jī)I2=I2N，測取I2、n。R2=900 UN=220V IfN=0.9AI2(A)0.290.430.460.490.550.650.76n(r/min)620630-126-453-890-14133. 能耗制動(dòng)特性R1選用1800，R2選用450，R3不用，R4選用1800。S1合向2-2端，S2合向1-1

15、端，R1置最大值，R2置450，R4置最大值。把發(fā)電機(jī)電樞兩個(gè)端子（A1、A2）對調(diào)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)M03（此時(shí)做電動(dòng)機(jī)用），調(diào)節(jié)直流電源電壓U=UN=220V，調(diào)節(jié)R1使If=IfN。保持以上值不變，開始記錄數(shù)據(jù)，逐漸減小R4阻值，使電機(jī)的制動(dòng)電流在I2N以內(nèi)測取I2、n。R2=450 UN=220V IfN=0.89AI2(A)-0.04-0.12-0.17-0.20-0.29-0.33n(r/min)16555272486712791510S1合向2-2端，S2合向1-1端，R1置最大值，R2置225，R4置最大值。把發(fā)電機(jī)電樞兩個(gè)端子（A1、A2）對調(diào)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)M03（此時(shí)做電動(dòng)機(jī)用），

16、調(diào)節(jié)直流電源電壓U=UN=220V，調(diào)節(jié)R1使If=IfN。保持以上值不變，開始記錄數(shù)據(jù)，逐漸減小R4阻值，使電機(jī)的制動(dòng)電流在I2N以內(nèi)測取I2、n。R2=225 UN=220V IfN=0.87AI2(A)-0.02-0.08-0.20-0.29-0.48-0.56n(r/min)9523650676112901473實(shí)驗(yàn)四 雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2013年11月29日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉相位控制交流調(diào)壓系統(tǒng)的組成與工作。2. 了解并熟悉雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的原理及組成。3. 了解繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)在調(diào)節(jié)定子電壓調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性。4. 通過測定

17、系統(tǒng)的靜特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)一步理解交流調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測定繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性。2. 測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。3. 測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的主電路為三相晶閘管交流調(diào)壓器及三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子回路串電阻）?？刂葡到y(tǒng)由電流調(diào)節(jié)器（ACR）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、電流變換器（FBC）、速度變換器（FBS）、觸發(fā)器（GT）、一組橋脈沖放大器等組成。其系統(tǒng)原理圖如圖4-1所示。圖4-1 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)采用了速度、電流兩個(gè)反饋控制環(huán)。速度

18、環(huán)的作用基本與直流調(diào)速系統(tǒng)相同，而電流環(huán)的作用有所不同。在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電流環(huán)對電網(wǎng)振動(dòng)仍有較大的抗擾作用，但在起動(dòng)過程中電流環(huán)僅起限制最大電流的作用，不會出現(xiàn)最佳啟動(dòng)的恒流特性，也不可能是恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用雙閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)靜差率較小，且比較容易實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)、反接和能耗制動(dòng)。但在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下不能長時(shí)間低速運(yùn)行，因?yàn)榈退龠\(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，使轉(zhuǎn)子過熱。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制。2. MCL-31組件。3. MCL-33組件4. 電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)。5. MEL-03三相可調(diào)電阻器。6. 繞線式異步電動(dòng)機(jī)。7. M

19、EL-11組件。8. 直流電動(dòng)機(jī)M03。9. 雙蹤示波器。10. 萬用表。五、實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果1. 移相觸發(fā)電路的調(diào)試2. 控制單元調(diào)試3. 求取調(diào)速系統(tǒng)在無轉(zhuǎn)速負(fù)反饋時(shí)的開環(huán)工作機(jī)械特性n(r/min)1302129012821272125612341213IG(A)0.1350.1400.1470.1550.1640.1750.185UG(V)182182180178175172169M(N*m)0.2835160.2932160.3028250.314270.3274120.3450070.3610594. 系統(tǒng)調(diào)試5. 系統(tǒng)閉環(huán)特性的測定n(r/min)13011300129812981

20、2991299IG(A)0.1350.1390.1460.1550.1670.178UG(V)183182180179178178M(N*m)0.2847250.2895580.2976990.3091150.324350.339638實(shí)驗(yàn)五 雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2013年11月29日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理。2. 掌握串級調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。3. 了解串級調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 控制單元及系統(tǒng)調(diào)試。2. 測定開環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。3. 測定雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。4. 測定雙閉環(huán)串級調(diào)速系

21、統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級調(diào)速是在轉(zhuǎn)子回路中引入附加電動(dòng)勢進(jìn)行調(diào)速。通常使用的方法是將轉(zhuǎn)子三相電動(dòng)勢經(jīng)二極管三相橋式不控整流得到一個(gè)直流電壓，再由晶閘管有源逆變電路代替電動(dòng)勢，從而方便的實(shí)現(xiàn)調(diào)速，并將能量回饋至電網(wǎng)。這是一種比較經(jīng)濟(jì)的調(diào)速方法。本系統(tǒng)為晶閘管亞同步閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由電流調(diào)節(jié)器（ACR）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、電流變換器（FBC）、速度變換器（FBS）、觸發(fā)器（GT）、脈沖放大器（MF）。其系統(tǒng)原理圖如圖5-1所示。圖5-1 雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制。2. MCL-31組件。3.

22、 MCL-33組件4. 電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)。5. MEL-03三相可調(diào)電阻器。6. 繞線式異步電動(dòng)機(jī)。7. MEL-11組件。8. 直流電動(dòng)機(jī)M03。9. 雙蹤示波器。10. 萬用表。五、實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果1. 移相觸發(fā)電路的調(diào)試2. 控制單元調(diào)試3. 求取調(diào)速系統(tǒng)在無轉(zhuǎn)速負(fù)反饋時(shí)的開環(huán)工作機(jī)械特性n(r/min)133513261322131313091273IG(A)0.1400.1510.1710.1790.1850.197UG(V)189187185182181178M(N*m)0.2903430.3058490.332810.3426020.3507760.3736574.

23、 閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試5. 雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)靜特性的測定n(r/min)130213001298129913011300IG(A)0.1370.1450.1520.1610.1690.177UG(V)183182181181180181M(N*m)0.2873190.2979810.3071840.3195870.3291040.341887實(shí)驗(yàn)六 異步電動(dòng)機(jī)SPWM與電壓空間矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2013年11月15日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過實(shí)驗(yàn)掌握異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理。2. 加深理解用單片機(jī)通過軟件生成SPWM波形的工作原理與特點(diǎn)，以及不同調(diào)制方式對系統(tǒng)性能的影響。3.

24、熟悉電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）的工作原理與特點(diǎn)。4. 掌握異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1連接有關(guān)線路，構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。2過壓保護(hù)、過流保護(hù)環(huán)節(jié)測試。3采用 SPWM 數(shù)字控制時(shí)，不同輸出頻率、不同調(diào)制方式（同步、異步、混合調(diào)制）時(shí)的磁通分量、磁通軌跡、定子電流與電壓、IGBT 兩端電壓波形測試。4采用電壓空間矢量控制時(shí)，不同輸出頻率、不同調(diào)制方式時(shí)的磁通分量、磁通軌跡、定子電流與電壓、IGBT 兩端電壓波形測試。5低頻補(bǔ)償特性測試。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL-II型電機(jī)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺。2. MCL-09變頻調(diào)速系統(tǒng)組件。3. 電機(jī)導(dǎo)軌及測速

25、發(fā)電機(jī)。4. 慢掃描示波器。5. 雙蹤示波器。四、實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果1. 過壓與過流保護(hù)環(huán)節(jié)測試2. 采用SPWM控制（f=50Hz）（1）同步調(diào)制： （i）電機(jī)氣隙磁通分量（ii）定子電流（iii）定子端電壓 （iV）IGBT兩端波形（2）異步調(diào)制：（i）電機(jī)氣隙磁通分量（ii）定子電流（iii）定子端電壓 （iV）IGBT兩端波形（3）混合調(diào)制（ii）定子電流（iii）定子端電壓 （iV）IGBT兩端波形3. 采用電壓空間矢量控制（1）同步調(diào)制：（i）電機(jī)氣隙磁通分量（ii）定子電流（iii）定子端電壓 （iV）IGBT兩端波形（2）異步調(diào)制：（i）電機(jī)氣隙磁通分量（ii）定子電流（iii）定

26、子端電壓 （iV）IGBT兩端波形（3）混合調(diào)制：（i）電機(jī)氣隙磁通分量（ii）定子電流（iii）定子端電壓 （iV）IGBT兩端波形第二部分 電力電子、電機(jī)控制系統(tǒng)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2013年11月29日1 單相橋式全控整流電路仿真圖1-1 單相橋式晶閘管整流電路模型圖1-2 =45 時(shí)電源U、脈沖Ug1、Ug2、iT1、iT1、負(fù)載電流id、輸出電壓Ud波形2 三相橋式全控整流電路仿真圖2-1 三相橋式整流電路的仿真模型圖2-2 萬用表自動(dòng)繪制要測量的波形圖2-3 整流變壓器T二次側(cè)三個(gè)相電壓和三個(gè)相電流波形圖2-4 電源Ua有效值的上升曲線3 三相橋式半控整流電路仿真圖3-1 三相橋式半控整流電路的仿真模型圖3-2 三相橋式半控整流電路的仿真模擬波形=30時(shí)晶閘管Iak、晶閘管端電壓Uak、負(fù)載電流id、整流