雙閉環(huán)調(diào)速實驗報告

1、實驗四雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗一、實驗目的(1)了解閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成與各主要單元部件的原理。(2)掌握雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法與參數(shù)的整定。(3)研究調(diào)節(jié)器參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。二、實驗原理啟動時，加入給定電壓ug， “ 速度調(diào)節(jié)器 ” 和 “ 電流調(diào)節(jié)器 ” 即以飽和限幅值輸出，使電動機以限定的最大啟動電流加速啟動，直到電機轉(zhuǎn)速達到給定轉(zhuǎn)速(即 ug =ufn)，并在出現(xiàn)超調(diào)后，“ 速度調(diào)節(jié)器 ” 和“ 電流調(diào)節(jié)器 ” 退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速值下運行。系統(tǒng)工作時，要先給電動機加勵磁，改變給定電壓ug的大小即可方便地改變電動機的轉(zhuǎn)速?！?速

2、度調(diào)節(jié)器 ” 、“ 電流調(diào)節(jié)器 ” 均設有限幅環(huán)節(jié)，“ 速度調(diào)節(jié)器 ” 的輸出作為 “ 電流調(diào)節(jié)器 ” 的給定，利用“ 速度調(diào)節(jié)器 ” 的輸出限幅可達到限制啟動電流的目的?！?電流調(diào)節(jié)器 ” 的輸出作為 “ 觸發(fā)電路 ” 的控制電壓 uct，利用 “ 電流調(diào)節(jié)器 ” 的輸出限幅可達到限制max的目的。在本實驗中djk04 上的 “ 調(diào)節(jié)器 i ” 做為 “ 速度調(diào)節(jié)器” 使用， “ 調(diào)節(jié)器 ii ” 做為 “ 電流調(diào)節(jié)器” 使用；若使用dd03-4 不銹鋼電機導軌、 渦流測功機與光碼盤測速系統(tǒng)和d55-4智能電機特性測試與控制系統(tǒng)兩者來完成電機加載請詳見附錄相關(guān)內(nèi)容。圖5-10 雙閉環(huán)直流調(diào)速

3、系統(tǒng)原理框圖三、實驗器材djk01 電源控制屏、djk02 晶閘管主電路、djk02-1 三相晶閘管觸發(fā)電路、djk04 電機、調(diào)速控制實驗i djk08 可調(diào)電阻、電容箱dd03-3 電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)與數(shù)顯轉(zhuǎn)速表、dj13-1 直流發(fā)電機、 dj15 直流并勵電動機、 d42 三相可調(diào)電阻慢掃描示波器萬用表四、實驗步驟(2)djk02 和djk02-1 上的 “ 觸發(fā)電路 ” 調(diào)試打開 djk01 總電源開關(guān)，操作“ 電源控制屏 ” 上的 “ 三相電網(wǎng)電壓指示” 開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。將 djk01 “ 電源控制屏 ” 上“ 調(diào)速電源選擇開關(guān)” 撥至 “ 直流調(diào)速 ”

4、 側(cè)。用 10芯的扁平電纜，將djk02 的 “ 三相同步信號輸出” 端和 djk02- 1“ 三相同步信號輸入” 端相連 ,打開djk02-1 電源開關(guān)，撥動“ 觸發(fā)脈沖指示” 鈕子開關(guān)，使“ 窄” 的發(fā)光管亮。觀察 a、b、c三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)a、b、c三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。將 djk04 上的 “ 給定 ” 輸出 ug直接與 djk02-1 上的移相控制電壓uct相接，將給定開關(guān)s2撥到接地位置（即uct=0），調(diào)節(jié) djk02-1 上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察a相同步電壓信號和“ 雙脈沖觀察孔” vt1 的輸出波形， 使=15

5、0(注意此處的 表示三相晶閘管電路中的移相角，它的 0 是從自然換流點開始計算，而單相晶閘管電路的 0 移相角表示從同步信號過零點開始計算，兩者存在相位差，前者比后者滯后30 )。適當增加給定ug的正電壓輸出， 觀測 djk02-1 上“ 脈沖觀察孔 ” 的波形，此時應觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。用 8 芯的扁平電纜，將djk02-1 面板上 “ 觸發(fā)脈沖輸出” 和“ 觸發(fā)脈沖輸入” 相連，使得觸發(fā)脈沖加到正反橋功放的輸入端。將 djk02-1 面板上的 ulf端接地，用 20芯的扁平電纜，將djk02-1 的 “ 正橋觸發(fā)脈沖輸出” 端和 djk02“正橋觸發(fā)脈沖輸入” 端相連，并將djk02

6、 “ 正橋觸發(fā)脈沖 ” 的六個開關(guān)撥至“ 通” ，觀察正橋 vt1 vt6 晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(3)控制單元調(diào)試移相控制電壓uct調(diào)節(jié) x圍的確定直接將 djk04 “ 給定 ” 電壓 ug接入 djk02-1 移相控制電壓uct的輸入端， “ 三相全控整流” 輸出接電阻負載r，用示波器觀察 ud的波形。當給定電壓ug由零調(diào)大時，ud將隨給定電壓的增大而增大，當ug超過某一數(shù)值時，此時ud接近為輸出最高電壓值ud，一般可確定“ 三相全控整流” 輸出允許 x圍的最大值為udmax=0.9ud，調(diào)節(jié) ug使得“ 三相全控整流” 輸出等于 udmax，此時將對應的ug的電壓值記

7、錄下來，uctmax= ug，即 ug的允許調(diào)節(jié) x圍為0uctmax。如果我們把輸出限幅定為uctmax的話，則“ 三相全控整流” 輸出 x圍就被限定，不會工作到極限值狀態(tài)，保證六個晶閘管可靠工作。記錄ug于下表中：ud157v udmax=0.9 ud141.3v uctmax=ug4.92v 將給定退到零，再按“ 停止 ” 按鈕，結(jié)束步驟。調(diào)節(jié)器的調(diào)零將 djk04 中“ 調(diào)節(jié)器 i ” 所有輸入端接地，再將djk08 中的可調(diào)電阻120k 接到 “ 調(diào)節(jié)器 i ” 的 “4”、 “5”兩端，用導線將 “5”、“6”短接，使 “ 調(diào)節(jié)器 i ” 成為 p (比例 )調(diào)節(jié)器。用萬用表的毫伏

8、檔測量調(diào)節(jié)器i的“7”端的輸出，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器rp3，使之電壓盡可能接近于零。將 djk04 中“ 調(diào)節(jié)器 ii ” 所有輸入端接地，再將djk08 中的可調(diào)電阻13k 接到 “ 調(diào)節(jié)器 ii ” 的“8”、 “9”兩端，用導線將 “9”、“10”短接，使 “ 調(diào)節(jié)器 ii ” 成為 p（比例）調(diào)節(jié)器。用萬用表的毫伏檔測量調(diào)節(jié)器ii 的“11”端，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器rp3，使之輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)節(jié)器正、負限幅值的調(diào)整把 “ 調(diào)節(jié)器 i ” 的“5”、“6”短接線去掉，將djk08 中的可調(diào)電容0.47uf接入 “5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為pi ( 比例積分 )調(diào)節(jié)器，將

9、 “ 調(diào)節(jié)器 i ” 所有輸入端的接地線去掉，將djk04 的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器i的“3”端，當加 +5v的正給定電壓時，調(diào)整負限幅電位器rp2，使之輸出電壓為-6v ，當調(diào)節(jié)器輸入端加-5v的負給定電壓時，調(diào)整正限幅電位器rp1，使之輸出電壓盡可能接近于零。把 “ 調(diào)節(jié)器 ii ” 的“9”、“10”短接線去掉，將djk08 中的可調(diào)電容0.47uf接入 “9”、“10”兩端，使調(diào)節(jié)器成為pi（比例積分）調(diào)節(jié)器，將“ 調(diào)節(jié)器 ii ” 的所有輸入端的接地線去掉，將djk04 的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器ii 的“4”端。當加 +5v 的正給定電壓時，調(diào)整負限幅電位器rp2，使之輸出電壓盡可能接近

10、于零；當調(diào)節(jié)器輸入端加-5v的負給定電壓時，調(diào)整正限幅電位器rp1，使調(diào)節(jié)器 i的輸出正限幅為uctmax。電流反饋系數(shù)的整定直接將 “ 給定 ” 電壓 ug接入 djk02-1 移相控制電壓 uct的輸入端， 整流橋輸出接電阻負載r，負載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當ud=220v 時，減小負載的阻值，調(diào)節(jié)“ 電流反饋與過流保護 ” 上的電流反饋電位器rp1，使得負載電流id=l.3a 時， “ 2”端if的的電流反饋電壓ufi=6v ，這時的電流反饋系數(shù)= ufi/id= 4.615v/a 。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將 “ 給定 ” 電壓 ug

11、接djk02-1 上的移相控制電壓uct的輸入端， “ 三相全控整流” 電路接直流電動機負載，ld用djk02 上的 200mh ，輸出給定調(diào)到零。按下啟動按鈕，接通勵磁電源，從零逐漸增加給定，使電機提速到n =150orpm 時，調(diào)節(jié) “ 轉(zhuǎn)速變換 ” 上轉(zhuǎn)速反饋電位器 rp1，使得該轉(zhuǎn)速時反饋電壓ufn=-6v ，這時的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) =ufn/n =0.004v/(rpm)。(4)開環(huán)外特性的測定 djk02-1 控制電壓 uct由djk04 上的給定輸出ug直接接入， “ 三相全控整流” 電路接電動機，ld用djk02 上的200mh ，直流發(fā)電機接負載電阻r，負載電阻放在最大值，輸出給

12、定調(diào)到零。按下啟動按鈕，先接通勵磁電源，然后從零開始逐漸增加“ 給定 ” 電壓 ug，使電機啟動升速，轉(zhuǎn)速到達1200rpm 。增大負載 (即減小負載電阻r阻值 )，使得電動機電流id=ied，可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n =f（id），記錄于下表中：n（ rpm ）1197 1145 1114 1089 1061 1034 1003 988 951 id（a）0.320 0.490 0.602 0.699 0.798 0.914 1.021 1.104 1.203 將給定退到零，斷開勵磁電源，按下停止按鈕，結(jié)束實驗。(5)系統(tǒng)靜特性測試按圖 5-10接線，djk04 的給定電壓 ug輸出為正給

13、定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為負電壓，直流發(fā)電機接負載電阻r，ld用djk02 上的 200mh ，負載電阻放在最大值，給定的輸出調(diào)到零。將“ 調(diào)節(jié)器 i ” 、“ 調(diào)節(jié)器 ii ” 都接成 p（比例）調(diào)節(jié)器后，接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，按下啟動按鈕，接通勵磁電源，增加給定，觀察系統(tǒng)能否正常運行，確認整個系統(tǒng)的接線正確無誤后，將“ 調(diào)節(jié)器 i ” ，“ 調(diào)節(jié)器 ii ” 均恢復成 pi（比例積分）調(diào)節(jié)器，構(gòu)成實驗系統(tǒng)。機械特性 n =f(id)的測定a、發(fā)電機先空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓ug，使電動機轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm ，然后接入發(fā)電機負載電阻r，逐漸改變負載電阻，直至id=ied，即可

14、測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n =f(id)，并記錄于下表中：n（rpm ）1193 1192 1190 1190 1188 1190 1.191 id（a）0.613 0.750 0.810 0.855 1.002 1.104 1.201 b、降低 ug，再測試 n=800rpm 時的靜態(tài)特性曲線，并記錄于下表中：n（rpm ）799.2 798.3 796.5 796.4 798.1 799.1 800.2 id（a）0.514 0.603 0.699 0.789 0.891 1.023 1.130 c、閉環(huán)控制系統(tǒng)n=f(ug)的測定調(diào)節(jié) ug與r，使 id=ied、n= l200rpm ，逐漸

15、降低 ug，記錄 ug和 n，即可測出閉環(huán)控制特性n = f(ug)。n（rpm ）1203 1123 1054 998 967 939 905 ug（v）5.13 4.41 4.31 4.16 4.01 3.92 3.70 (6)系統(tǒng)動態(tài)特性的觀察用慢掃描示波器觀察動態(tài)波形。在不同的系統(tǒng)參數(shù)下( “ 調(diào)節(jié)器 i ” 的增益和積分電容、“ 調(diào)節(jié)器 ii ” 的增益和積分電容、 “ 轉(zhuǎn)速變換 ” 的濾波電容 )，用示波器觀察、記錄下列動態(tài)波形: 突加給定 ug，電動機啟動時的電樞電流id( “ 電流反饋與過流保護” 的“ 2”端)波形和轉(zhuǎn)速 n( “ 轉(zhuǎn)速變換 ” 的 “ 3”端)波形。突加額定負載(20%ied100%ied)時電動機電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。突降負載 (100%ied20