電機運動控制課程設計 實驗報告

1、電機運動控制課程設計實驗報告班級： 姓名： 學號： 日期： 實驗一 直流脈寬調速系統(tǒng)設計與調試一、 原理圖原理圖（圖1）二、接線圖1、主電路接線圖：主電路接線圖（圖2）2、控制電路接線圖：控制電路接線圖（圖3）三、機械特性測定與分析1、系統(tǒng)開環(huán)機械特性測定 按主接線圖（圖2）接線，控制回路參考控制電路接線圖（圖3），但調節(jié)器不接，控制回路直接將NMCL-31的給定接至NMCL-10A的UPW“3”端和DLD1“1”端相連，驅動電路的G1，G2，G3，G4相連。用示波器觀察信號，使輸出脈沖上下寬度一致。打到正給定，啟動電機使轉速達到1400r/min，改變直流發(fā)電機負載電阻Rd，在空載到額定負載

2、范圍內(nèi)測取6個點，記錄相應的轉速n和直流電動機電流Id。n=1400r/min，Ug=2.27Vn（r/min）140114261433145514711482Id（A）0.80.740.710.60.550.502閉環(huán)系統(tǒng)測定 控制回路按圖3接線，將ACR接成PI調節(jié)器接入系統(tǒng)，改變給定、放大倍數(shù)RP3、RP4，積分常數(shù)，調節(jié)電流反饋系數(shù)，使其輸出電壓保持開環(huán)電壓，電機達到額定狀態(tài)。再將ASR接入系統(tǒng)，調電壓反饋系數(shù)。此時系統(tǒng)形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)。（1）機械特性n=f（Id）的測定將給定電壓打向“正給定”，合上主電源。逐漸增加給定電壓，使電機起動、升速，調節(jié)使電機達到空載轉速=1400r/m

3、in，再調節(jié)直流發(fā)電機負載電阻，改變負載，在直流電動機空載至額定負載范圍，測取6點，讀取電機轉速n，電機電樞電流I，可測出系統(tǒng)正轉時的靜特性n=f（Id）記入下表：n（r/min）140013981397139613931392I（A）0.550.610.720.821.001.10將給定電壓打向“負給定”，合上主電源。逐漸增加給定電壓，使電機起動、升速，調節(jié)使電機達到空載轉速=1400r/min，再調節(jié)直流發(fā)電機負載電阻，改變負載，在直流電動機空載至額定負載范圍，測取6點，讀取電機轉速n，電機電樞電流I，可測出系統(tǒng)正轉時的靜特性n=f（Id）記入下表：n（r/min）140013981397

4、139613931392I（A）-0.58-0.60-0.70-0.80-1.00-1.10分析：雙閉環(huán)調速系統(tǒng)可以有效克服來自負載的擾動，由表格數(shù)據(jù)可以看出：當負載電流變化時，轉速變化范圍很小，可以達到電流緊緊跟隨給定電壓的目的。（2）閉環(huán)控制特性保持直流發(fā)電機負載電阻不變，調節(jié)給定電位器，用萬用表測量給定電壓，記錄電壓值與電動機轉速n，記入下表：n（r/min）721858974107412301383Ug（v）1.421.651.852.212.282.49分析：給定電壓變化時，轉速也跟隨變化。通過給定電位器調節(jié)的給定電壓是整個雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的設定值，該定值控制系統(tǒng)的輸出變量轉速緊緊跟隨

5、給定電壓。四、結論雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)主要由轉速調節(jié)器ASR、電流調節(jié)器ACR、脈寬調制器UPW、調制波發(fā)生器GM、邏輯延時環(huán)節(jié)DLD、基極驅動器GD、脈寬調制變換器PWM、瞬時動作的限流保護FA、直流電動機及其負載等幾大部分組成。其控制過程如下：當給定電壓發(fā)生變化時，ASR檢測到給定值與反饋的電機轉速有偏差，立即改變起輸出的控制信號。該信號與TA反饋回來的電流信號產(chǎn)生偏差，此偏差作為ACR的輸入變量，而產(chǎn)生控制電壓。經(jīng)邏輯延時環(huán)節(jié)DLD以及基極驅動器GD，產(chǎn)生脈沖信號，改變PWM裝置的基極觸發(fā)角。從而改變了加在電動機的慣性環(huán)節(jié)上的電壓平均值，根據(jù)直流電動機調速特點，以達到調速的目的。當

6、負載變化造成了系統(tǒng)的擾動時，首先電動機轉速會受到直接影響，使得反饋回去的表征轉速的信號發(fā)生變化，隨即反饋與給定的偏差不再為零，之后的控制過程類似上面講述的跟隨給定的過程。五、參考文獻1 童詩白.模擬電子技術基礎.北京:高等教育出版社,20022 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng).北京:機械工業(yè)出版社,2003.3 齊衛(wèi)紅.過程控制系統(tǒng).北京:電子工業(yè)出版社,2011.4 王兆安 黃俊.電力電子技術.北京:機械工業(yè)出版社,2000.5 湯蘊璆 電機學.北京:機械工業(yè)出版社,2008.實驗二 繞線式異步電動機串級調速系統(tǒng)設計與調試一、 原理圖原理圖（圖4）二、接線圖1、主電路接線圖：2、控

7、主電路接線圖（圖5）2、控制電路接線圖：控制電路接線圖（圖六）三、機械特性測定與分析1、開環(huán)系統(tǒng)工作機械特性：按主電路接線圖圖五和控制電路接線圖圖六接線，但斷開控制箱上ASR“3”腳至的連接線，將給定電壓直接加到，且調零。閉合直流電機勵磁電源開關，緩慢調節(jié)給定電壓Ug，使電動機空載轉速達到最高，調節(jié)直流發(fā)電機負載電阻，在空載至指定負載的范圍內(nèi)測取6點，讀取直流發(fā)電機輸出電壓U，逆變電壓Ud，逆變電流以及被測電動機轉速n，記入下表：n（r/min）130012501200118011201000（A）0.941.021.101.151.211.4U（v）168.2158.7150.8146.91

8、37.8120Ud（v）3.533.423.313.213.133.03分析：由表中數(shù)據(jù)可知，當直接把給定電壓信號加在端，該系統(tǒng)屬于開環(huán)系統(tǒng)，其唯一特點是電動機的轉速能夠跟隨給定電壓的變化而變化，給定電壓減小，轉速隨之下降。2、雙閉環(huán)串級調速系統(tǒng)靜特性:調節(jié)給定電壓，使電動機空載轉速=1300r/min，保持給定不變Ug=3.67V，調節(jié)直流發(fā)電機負載電阻，在空載至額定負載的范圍內(nèi)測取6點，讀取直流發(fā)電機輸出電壓U，逆變電壓Ud，逆變電流以及被測電動機轉速n，記入下表：n（r/min）139213921389139113911392（A）0.90.80.70.70.60.5U（v）174.01

9、73.0175.2161.6171.2169.3Ud（v）10.09.28.57.16.45.0分析：由上表數(shù)據(jù)可知，雙閉環(huán)串級調速系統(tǒng)在負載發(fā)生變化時，能夠通過反饋調節(jié)將轉速穩(wěn)定在給定值附近，從而克服擾動，保證正常工作狀態(tài)。四、結論雙閉環(huán)三相異步電動機串級調速系統(tǒng)的組成與上一實驗中的直流脈寬調速系統(tǒng)類似，只是調節(jié)的是交流電機的轉速。繞線式異步電動機串級調速，是在轉子回路引入附加電動勢進行調速。是將轉子三相電動勢經(jīng)不控整流得到一個直流電壓，再由有源逆變電路回饋電網(wǎng)。調節(jié)中間直流環(huán)節(jié)的逆變電壓，可以方便的實現(xiàn)調速，并將能量回饋電網(wǎng)，這是一種比較經(jīng)濟的調速方法。不加反饋的開環(huán)系統(tǒng)在結構原理上都比較簡單，轉速跟隨給定，不能克服擾動。接入雙閉環(huán)后負載發(fā)生擾動時，反饋信號與給定電壓產(chǎn)生偏差經(jīng)ASR、ACR等控制器運算后，產(chǎn)生控制信號，改變逆變橋的逆變角，相當于調整電動機的負載，以補償電動機的轉速變化。五、參考文獻1 童詩白.模擬電