電力拖動試驗報告

1、本科生實驗報告實驗課程電力拖動與控制學院名稱核技術與自動化工程學院專業(yè)名稱電氣工程及其自動化學生姓名學生學號指導教師劉偉實驗地點6c603實驗成績二一六年五月二一六年 六月實驗一晶閘管直流調速系統(tǒng)開環(huán)機械特性測試一. 實驗目的1 熟悉晶閘管直流調速系統(tǒng)組成及各主要單元部件的原理。2 .掌握晶閘管可控整流電路和觸發(fā)電路的調試方法。3 掌握直流電動機機械特性的測試方法二. 實驗項目1觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖的測試2 .觸發(fā)電路初始相位 a0的調試3 三相橋式全控整流電路的調試4 .晶閘管主電路輸出波形的測試5 .直流電動機開環(huán)機械特性曲線的測試三. 實驗系統(tǒng)組成及工作原理-發(fā)電1）主電路：三相電源，晶閘管

2、橋式是可控整流調速裝置，平波電抗器、電動機 機組，可調電阻負載等組成。2）控制電路：據赤膊觸發(fā)電路四實驗設備及儀器1. MCL系列教學實驗臺主控制屏。2 MCL31 組件3. MCL33 組件4. MEL-11 掛箱5. MEL03 三相可調電阻（或自配滑線變阻器） 。6電機導軌及測速發(fā)電機、直流發(fā)電機M01 （或電機導軌及測功機、 ME13組件,直流電動機 M03。7.雙蹤示波器。五.注意事項1 .直流電動機啟動前必須先加上勵磁2. 測取靜特性時，必須注意主電路電流不許超過直流電動機的額定電流。3 .不允許突加給定信號 Ug啟動電動機4 .起動電機時，需把負載電阻 RP1阻值調到最大，以免帶

3、負載起動。5. 改變接線時，必須先按下主控制屏總電源開關的“斷開”紅色按鈕，同時使系統(tǒng)的 給定為零。6. 雙蹤示波器的兩個探頭地線通過示波器外殼短接，故在使用時，必須使兩探頭的地 線同電位（只用一根地線即可） ，以免造成短路事故。六 . 實驗方法1. 觸發(fā)電路的測試。（ 1 ）用示波器觀察雙脈沖觀察孔，應有間隔均勻，幅度相同的雙脈沖（2）偏移電壓的調整在Ug=0的情況下，用示波器測量同步電壓觀察孔的同步電壓波形和脈沖波形的相位關系, 調節(jié)偏移電壓電位器，使脈沖初始相位a0=150°2 三相橋式全控整流電路的測試在Ug=O的情況下，閉合交流側回路電源和電動機勵磁電源，電動機處于靜止狀態(tài)

4、，調節(jié)Ug由0逐漸增大，直流電動機啟動升速，當n=1000轉/分左右時，用示波器測量直流電動機電樞兩端或整流電路輸出端電壓波形，在360°中應有六個整流波頭，必須間隔相等，波形穩(wěn)定3.測定直流電動機特性1)控制特性改變Ug的大小，記錄直流電動機電樞電壓Ua和對應的控制電壓 UgUa (V)100011001200130014001500Ug (V)1.651.81.92.42.932) 開環(huán)機械特性反復調節(jié)Ug和直流發(fā)電機負載，使n0=1000r/min , I=1.1A,Ug保持恒定，逐漸減小發(fā)電機負載轉速升高，記錄直流電級轉速n和電樞電流la的值，共5-7點n(r/mi n)10

5、0011001200130014001500I(A)1.651.81.92.42.934.系統(tǒng)動態(tài)波形的觀察用二蹤慢掃描示波器觀察動態(tài)波形，用光線示波器記錄動態(tài)波形。在不同 的調節(jié)器參數下，觀察.。七.實驗結果及分析轉速給定電壓的變化會引起電動機轉速的變化；勵磁的變化會引起電動機最大電流的變化。 這次實驗使我對雙閉環(huán)不可逆調速系統(tǒng)有了進一步的理解和運用，加深了對電機調速應用。 雙閉環(huán)調速就是轉速、電流兩種負反饋在不同的階段分別起作用。而在雙閉環(huán)直流調速系 統(tǒng)中，轉速和電流調節(jié)器的結構選擇與參數設計都要從動態(tài)校正的需要來解決。對于調速 系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗擾性能。一般來說，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)具

6、有比較滿意的動態(tài)性 能。在設計雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的時候采用工程設計方法，在設計時，把實際系統(tǒng)校正或簡化 成典型系統(tǒng)，利用現成的公式或簡明的圖表來進行參數計算，這樣設計過程就簡單得多。 設計過程第一步先解決動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度，選擇調節(jié)器的結構確保系統(tǒng)穩(wěn)定且滿足穩(wěn) 態(tài)精度。第二步在選擇調節(jié)器參數，滿足動態(tài)性能指標。這樣的設計方法規(guī)范化、簡單化。實驗二 直流調速系統(tǒng)參數及環(huán)節(jié)的測試一實驗目的1. 了解電力電子及電氣傳動教學實驗臺的結構及布線情況。2. 熟悉晶閘管直流調速系統(tǒng)的組成及其基本結構。3. 掌握晶閘管直流調速系統(tǒng)參數及反饋環(huán)節(jié)測定方法。二實驗內容1測定晶閘管直流調速系統(tǒng)主電路電阻 R2測定晶閘

7、管直流調速系統(tǒng)主電路電感 L3測定直流電動機直流發(fā)電機測速發(fā)電機組(或光電編碼器)的飛輪 慣量 GD24測定晶閘管直流調速系統(tǒng)主電路電磁時間常數 Td5測定直流電動機電勢常數 Ce和轉矩常數CM6測定晶閘管直流調速系統(tǒng)機電時間常數 TM7測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性 Ud = f (Uct)8測定測速發(fā)電機特性 UTG= f (n)三實驗系統(tǒng)的組成及工作原理晶閘管直流調速系統(tǒng)由三相調壓器晶閘管整流調速裝置平波電抗器、電動機 - 發(fā)電機組，可調電阻負載等組成。整流裝置的主電路為三相橋式電路、控制回路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓，改變 Ug的大小即可改變控制角，從而獲得可調的直流電

8、壓和轉速，以滿足實驗 要求四. 實驗設備及儀器1. MCL系列教學實驗臺主控制屏。2. MCI 31 組件3. MCI 33 組件。4. MEL-03 組件5. 電機導軌及測速發(fā)電機6. 直流電動機M03o7. 雙蹤示波器。8. ：、|CL 34 組件五. 注意事項1. 在觸發(fā)電路正常后，方可合主電路電源開關2. 實驗中應使電流波形保持連續(xù)。3. 由于實驗室裝置處于開環(huán)狀態(tài)，電流電壓可能有波動，可取平均讀數六. 實驗方法1.電樞回路電阻R的測定電樞回路的總電阻R包括電機的電樞電阻Ra,平波電抗器的直流電阻RL 和整流裝置的內阻Rn,即R=Ra+RL+Rn為測出晶閘管整流裝置的電源內阻，可采用伏

9、安比較法來測定電阻，其實 驗線路如圖2-1所示。將變阻器RP （可采用兩只900Q電阻并聯）接入被測系統(tǒng)的主電路，并調 節(jié)電阻負載至最大。測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉。三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源開關，調節(jié)主控制屏輸出電壓UUv = 220vo調節(jié)Ug使整流裝置輸出電壓Ud=（30 70） Ued （可為110V），然后調整 RP使電樞電流為（8070） Ted，讀取電流表A和電壓表V的數值為I1,U1，則此時整流裝置的理想空載電壓為Udo=l1R+U1調節(jié)RP使電流表A的讀數為40% led。在Ud不變的條件下讀取A, V表 數值，則Udo = I2R + U2求解兩式，可得

10、電樞回路總電阻R=(U2-U1)/(I1-I2)如把電機電樞兩端短接，重復上述實驗，可得RL+Rn=(U 2-U' 1)/(l '1-1 ' 2)則電機的電樞電阻為Ra= R-( RL+Rn同樣，短接電抗器兩端，也可測得電抗器直流電阻RL2 .電樞回路電感L的測定電樞電路總電感包括電機的電樞電感 La，平波電抗器電感LL和整流變壓器 漏感LB,由于LB數值很小，可忽略，故電樞回路的等效總電感為L = La + LL三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源開關，調節(jié)主控制屏輸出電壓。 用電壓表和電流表分別測出通入交流電壓后電樞兩端和電抗器上的電壓值Ua和UL及電流I (可取

11、0.5A)，從而可得到交流阻抗Za和ZL，計算出電感值La 和LL。實驗時，交流電壓的有效值應小于電機直流電壓的額定值，Za = Ua/IZL = UL/I3.直流電動機一發(fā)電機一測速發(fā)電機組的飛輪慣量GD的測定。電力拖動系統(tǒng)的運動方程式為2M ML =(GD 2 /375) dn / dt式中M電動機的電磁轉矩，單位為 N.m;ML一負載轉矩，空載時即為空載轉矩 MK單位為N.m;n電機轉速，單位為r/min;故GD2 =375MK/|d n/dt|式中gd的單位為Nm.MK可由空載功率（單位為W求出。MK =9.55PK/nPK =UalK _|Rdn/dt可由自由停車時所得曲線n= f

12、（t）求得，其實驗線路如圖2-3所示電動機M加額定勵磁。MCL-18的給定電位器RP1逆時針調到底，使UCt=0o三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源開關，調節(jié)主控制屏輸出電壓UUv=220Vo調節(jié)lit，將電機空載起動至穩(wěn)定轉速后，測取電樞電壓 Ud和電流IK，然 后斷開Uct，用記憶示波器拍攝曲線，即可求取某一轉速時的M冷口 dn/dt。由于空載轉矩不是常數，可以轉速n為基準選擇若干個點（如1500r/min， 1000r/min ），測出相應的M剛dn/dt，以求取GD的平均值。4.主電路電磁時間常數的測定采用電流波形法測定電樞回路電磁時間常數Td，電樞回路突加給定電壓時，電流id按指

13、數規(guī)律上升id =|d（1 e""）其電流變化曲線如圖6-5所示。當t =Td時，有4id 二|d（i -e ） =0.6322MCL-18的給定電位器RP1逆時針調到底，使UCt=0o三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源開關，調節(jié)主控制屏輸出電壓UUv=220vo電機不加勵磁。調節(jié)Uct，監(jiān)視電流表的讀數，使電機電樞電流為(5090) Ted。然后保持 Uct不變，突然合上主電路開關，用光線示波器拍攝id=f(t)的波形，由波形圖上測量出當電流上升至63.2：穩(wěn)定值時的時間，即為電樞回路的電磁時間常數 Td。5 電動機電勢常數Ce和轉矩常數CM的測定將電動機加額定勵磁，

14、使之空載運行，改變電樞電壓Ud,測得相應的n，即可由下式算出CeCe=Ke=(Ud2-Ud1)/( n2-n1)Ce的單位為V/(r/min)轉矩常數(額定磁通時)CM的單位為N.m/A,可由Ce求出CM=9.55Ce6系統(tǒng)機電時間常數TM的測定n =K /(1 TmS) Ud當電樞突加給定電壓時，轉速 n將按指數規(guī)律上升，當n到達63.2：穩(wěn)態(tài) 值時，所經過的時間即為拖動系統(tǒng)的機電時間常數。測試時電樞回路中附加電阻應全部切除。MCL-18的給定電位器RP1逆時針調到底，使Ubt=0o三相調壓器逆時針調到底，合上主電路電源開關，調節(jié)主控制屏輸出電壓 UUv=220v。電動機M加額定勵磁。調節(jié)U

15、ct，將電機空載起動至穩(wěn)定轉速 1000r/min。然后保持Uct不變，斷 開主電路開關，待電機完全停止后，突然合上主電路開關，給電樞加電壓，用 光線示波器拍攝過渡過程曲線，即可由此確定機電時間常數。7測速發(fā)電機特性Ur(=f(n)的測定七.實驗總結也：宜血電疵書陷宜流電壓麥可】:珥徂斤歌ET詵春VELD3中gOC歐井曲E rMi*C0tE au=0斶圖2-1電樞回路電阻R的測定NCL-OtIICL-02札交流電流恚士量程：山V：交流電壓義量程：150VN :直麻電動機舶3L:平波電抗髀（肛US） I可選羥丈值圖2-2電樞回路電感L的測定- u 1MCL01主控制屏輸出KCL"020

16、0Vg VetMTL-02J E¥AU5A:直誦電箝表潼程V:直沛甫斥表量程:jotfvKCL-03FBSRPi ：電阻負號可選擇ffiL-03中頂歐并聯，伽aiM5EI歐，Im3x=0.8$圖2-3轉動慣量GD測定和系統(tǒng)機電時間常數Tm的測定ICL01nc Vo w & 主控制屏輸出Ug UctUbfUL2ClMCL02Rd:電阻負我，可選擇MEL-03中扣0歐#聯（RjLd：二450歐】圖2-4主電路電磁時間常數的測定實驗三、雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)一. 實驗目的1 掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)的組成、原理及各主要單元部件的工作原理。2. 熟悉直流PWM專用集成電路S

17、G3525的組成、功能與工作原理。3. 熟悉H型PWM變換器的各種控制方式的原理與特點。4掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)的調試步驟、方法及參數的整定。二. 實驗內容1. PWM控制器SG3525性能測試。2. 控制單元調試。3. 系統(tǒng)開環(huán)調試。4. 系統(tǒng)閉環(huán)調試5. 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)特性測試。6. H型PWM變換器不同控制方式時的性能測試。三. 實驗系統(tǒng)的組成和工作原理圖 6 10 雙閉環(huán)脈寬調速系統(tǒng)的原理圖在中小容量的直流傳動系統(tǒng)中，采用自關斷器件的脈寬調速系統(tǒng)比相控系統(tǒng)具有更多 的優(yōu)越性，因而日益得到廣泛應用。雙閉環(huán)脈寬調速系統(tǒng)的原理框圖如圖6 10所示。圖中可逆 PWh變換器主電路系采用M

18、OSFE所構成的H型結構形式，UPW為脈寬調制器，DLD為邏輯延時環(huán)節(jié)， GD為MOSt的 柵極驅動電路，FA為瞬時動作的過流保護。脈寬調制器 UPW用美國硅通用公司（SiliconGeneral ）的第二代產品 SG3525這是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強的單片集成PWM控制器。由于它簡單、可靠及使用方便靈活，大大簡化了脈寬調制器的設計及調試，故獲得廣泛使用。四實驗設備及儀器1. MCL系列教學實驗臺主控制屏。2. MC18組件（適合 MCH ）或MC 31組件（適合 MC川）。3. MCI10組件或 MC 10A組件。4. MEL-11 掛箱5. MEL03 三相可調電阻（或自配滑線變阻

19、器） 。6電機導軌及測速發(fā)電機、直流發(fā)電機M01（或電機導軌及測功機、 MEI13組件。7. 直流電動機 M03。8. 雙蹤示波器。五.注意事項1. 直流電動機工作前，必須先加上直流激磁。2. 接入ASR勾成轉速負反饋時，為了防止振蕩，可預先把ASR的 RP3電位器逆時針旋到底，使調節(jié)器放大倍數最小，同時，ASR的 “5”、 “6”端接入可調電容（預置 7F）。3. 測取靜特性時，須注意主電路電流不許超過電機的額定值（1A）。4. 系統(tǒng)開環(huán)連接時，不允許突加給定信號Ug 起動電機。5起動電機時，需把 MEL-13 的測功機加載旋鈕逆時針旋到底，以免帶負載起動。6改變接線時，必須先按下主控制屏總

20、電源開關的“斷開”紅色按鈕，同時使系統(tǒng)的 給定為零。7雙蹤示波器的兩個探頭地線通過示波器外殼短接，故在使用時，必須使兩探頭的地 線同電位（只用一根地線即可） ，以免造成短路事故。8實驗時需要特別注意起動限流電路的繼電器有否吸合，如該繼電器未吸合，進行過 流保護電路調試或進行加負載試驗時，就會燒壞起動限流電阻。六實驗方法采用 MCL10 組件1. SG3525生能測試分別連接“ 3”和“ 5” 、“4”和“6”、“7”和“27” 、 “31”和“ 22” 、“32”和“ 23”， 然后打開面板右下角的電源開關。（1）用示波器觀察“ 25”端的電壓波形，記錄波形的周期，幅度（需記錄S1 開關撥向“

21、通”和“斷”兩種情況）（2） S5開關打向“0V , 用示波器觀察“ 30”端電壓波形，調節(jié) RP2電位器，使方 波的占空比為 50。S5開關打向“給定”分別調節(jié) RP3 RP4,記錄“ 30”端輸出波形的最大占空比和最小占空比。（分別記錄S2打向“通”和“斷”兩種情況）2. 控制電路的測試（ 1）邏輯延時時間的測試S5開關打向“0V”，用示波器觀察“33”和“34”端的輸出波形。并記錄延時時間。t d=（ 2）同一橋臂上下管子驅動信號死區(qū)時間測試分別連接“ 7”和“ 8” 、“10”和“ 11”，“12”和“ 13” 、“14”和“ 15” 、“16”和“ 17” 、 “ 18”和“19”，

22、用雙蹤示波器分別測量 VvT1。GS和VvT2 GS以及VvT3 GS和V/T4 GS的死區(qū)時間。注意，測試完畢后，需拆掉 “7” 和“8” 以及“10” 和“11” 的連線。3. 開環(huán)系統(tǒng)調試(1)速度反饋系數的調試斷開主電源，并逆時針調節(jié)調壓器旋鈕到底，斷開“ 9”、 “ 10”所接的電阻，接入直流電動機M03,電機加上勵磁。S4開關扳向上，同時逆時針調節(jié)RP3電位器到底，合上主電源，調節(jié)交流電壓輸出至220V左右。調節(jié)RP3電位器使電機轉速逐漸升高，并達到1400r /min，調節(jié)FBS的反饋電位器RP使速度反饋電壓為 2V。注：如您選購的產品為 MC川、V ,無三相調壓器，直接合上主電

23、源。以下均同。(2 )系統(tǒng)開環(huán)機械特性測定參照速度反饋系數調試的方法，使電機轉速達1400r/min，改變測功機加載旋鈕(或直流發(fā)電機負載電阻 Rd),在空載至額定負載范圍內測取 78個點，記錄相應的轉速 n和 轉矩M (或直流發(fā)電機電流id)正給定n(r/mi n)140012841235119511541105ld(A)0.210.410.560.700.850.99n(r/min)800713767642618575Id(A)0.250.410.570.720.820.99負給定nn( r/min)(-1400-1357-1350-1337-1306-1274Id(A) r0.680.5

24、00.350.220.120.02/-758-724-702-684)ld(A)0.730.540.360.250.120.024. 閉環(huán)系統(tǒng)調試5. 系統(tǒng)靜特性測試機械特性正給定n(r/min)140013991394139313911388Id(A)0.200.360.490.710.861.01n(r/min)800800799799798797Id(A)0.220.370.510.690.871.00負給定n(r/min)-1400-14001398139613951394Id(A)-0.28-0.40-0.56-0.71-0.86-1.01n(r/min)-800-800-798-7

25、97-796-795Id(A)-0.22-0.36-0.51-0.73-0.85-1.00閉環(huán)控制特性正給定n(r/min)14001156943719524195Ug(v)4.864.043.312.541.860.74負給定n(r/min)-1400-1130-949-724-542-286ld(A)-4.73-3.80-3.18-2.41-1,79-0.914.閉環(huán)系統(tǒng)調試將ASR,ACR均接成PI調節(jié)器接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)。按圖611接線(1) 速度調節(jié)器的調試(a) 反饋電位器RP3逆時針旋到底，使放大倍數最??；(b) “5”、 “6”端接入MEL11電容器，預置57卩F;

26、(c) 調節(jié)RP1 RP2使輸出限幅為土 2V。(2) 電流調節(jié)器的調試(a) 反饋電位器RP3逆時針旋到底，使放大倍數最??；(b) “5”、 “6”端接入MEL11電容器，預置57卩F;(c) S5開關打向“給定”，S4開關扳向上，調節(jié) MCL-10的RP3電位器，使 ACR俞出 正飽和，調整ACR勺正限幅電位器 RP1,用示波器觀察“30”的脈沖，不可移出范圍。S5開關打向“給定”，S4開關打向下至“負給定”，調節(jié) MCL-10的RP4電位器，使 ACR俞出負飽和，調整 ACR的負限幅電位器 RP2,用示波器觀察 “30”的脈沖，不可移出 范圍實驗四雙閉三相異步電動機調壓調速系統(tǒng)一. 實驗

27、目的1 .熟悉相位控制交流調壓調速系統(tǒng)的組成與工作。2了解并熟悉雙閉環(huán)三相異步電動機調壓調速系統(tǒng)原理。3了解繞線試異步電動機轉子串電阻時在調節(jié)定子電壓調速似的機械特性。4 通過測定系統(tǒng)的靜特性和動特性進一步了解交流調壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉速環(huán)的作用二. 實驗內容1測定繞線試異步電動機轉子串電阻時的人為機械特性。2測定雙閉環(huán)交流調壓調速系統(tǒng)的靜特性。3. 測定雙閉環(huán)交流調壓調速系統(tǒng)的動態(tài)特性。三. 實驗設備及儀表1教學實驗臺主控制屏。2. NMC31 組件。3. NMC33 組件4. NME03三相可調電阻。5. NMC18 組件6. NMC09 組件四. 實驗記錄和計算采用直流發(fā)電機，轉矩可按下式

28、計算M =9.55(|gUg iGRs Po)/nRs=18Q開環(huán)系統(tǒng)測定n(r/mi n)1472144414321414140913961386Ig(A).460.490.510.520.530.540.56U(V)217219214205203198196M(N.m).7570.8240.8460.8410.8520.8560.8042/3Uen(r/mi n)144012261132115611921111Ig(A)0.290.460.520.490.530.55UG(V)14710210010110199M(N.m)0.3790.4960.5890.5520.5740.627系統(tǒng)閉環(huán)

29、特性的測定調節(jié)Ug,使轉速至n =1300r/min，從輕載按一定間隔做到額定負載，測出閉環(huán)靜特性n =f(M)。n(r/mi n)1476144714461435143014201404Ig(A)0.480.500.510.520.530.540.55U(V)217225224221220217209M(N.m)0.7850.8580.8710.8940.8990.9110.9072/3Uen(r/mi n)144214101418143514431437IG(A)0.290.550.530.51.0.500.47UG(V)145213215222223210M(N.m)0.3750.918

30、0.8890.8710.8540.76916J00TTn(r/min)M(N.m)1通過實驗數據及開環(huán)人為機械特性可知：當Ug=Ue時負載在空載與額定值之間變化時，電動機的轉速變化不大，此電動機表現的機械特性為硬特性。當Ug=2/3Ue時，負載在空載與額定值之間變化時，電動機的轉速變化較之前變大，此時電動機表現的機械特性逐漸由硬 特性變?yōu)檐浱匦?。?Ug=1/3Ue時，電動機無法轉動，此時電動機表現的機械特性為軟特性。1600800140012001000n(r/min)60040D2001600140012001000BOO600400200n(r/min)M(N.ml實驗五 異步電動機SP

31、WM與電壓空間矢量變頻調速系統(tǒng)一.實驗目的i 通過實驗掌握異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)的組成及工作原理。2. 加深理解用單片機通過軟件生成SPWM波形的工作原理與特點。以及不同調制方式 對系統(tǒng)性能的影響3. 熟悉電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）的工作原理與特點。4掌握異步電動機變壓變頻調速系統(tǒng)的調試方法。二實驗內容1連接有關線路，構成一個實用的異步電動機變頻調速系統(tǒng)。2過壓保護、過流保護環(huán)節(jié)測試。3. 采用SPWM數字控制時，不同輸出頻率、不同調制方式(同步、異步、混合調制)時的磁通分量、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，不同輸出頻率、不同調制方

32、式時的磁通分量、磁通軌跡、 定子電流與電壓、 IGBT 兩端電壓波形測試。5. 低頻補償特性測試。三.實驗系統(tǒng)組成及工作原理變頻調速系統(tǒng)原理框圖如圖73所示。它由交 -直-交電壓源型變頻器， 16 位單片機80C196MC所構成的數字控制器，控制鍵盤與運行指示、磁通測量與保護環(huán)節(jié)等部分組成。逆變器功率器件采用智能功率模塊IPM (IntelLigent Power Modules)，型號為PM10CSJ060(10A/600V)。IPM是一種由六個高速、低功耗的 IGBT,優(yōu)化的門極驅動和各種保護電路集成為一體的混合電路器件。由于采用了能連續(xù)監(jiān)測電流的有傳感功能的IGBT芯片，從而實現高效的過

33、流和短路保護，同時IPM還集成了欠壓鎖定和過流保護電路。該器件的使用，使變頻系統(tǒng)硬件簡單緊湊，并提高了系統(tǒng)的可靠性。數字控制器采用 Intel 公司專為電機高速控制而設計的通用性 16位單片機 80C196MC。 它由一個C196核心、一個三相波形發(fā)生器以及其它片內外設構成。其它片內外設中包含有 定時器、 A/D 轉換器、脈寬調制單元與事件處理陣列等。在實驗系統(tǒng)中80C196MC勺硬件資源分配如下：1. P3 P4 口：用于構成外部程序存儲器的16 bit數據和地址總線。2. WG卜WG3FH WG卜WG3用于輸出三相 PWM波形，控制構成逆變器的 IPM。3. EXTINT:用于過流、過壓保

34、護。4. 通過接于A/D轉換器輸入端ACH2和ACH1設之輸入頻率和改變 u/f (低頻補嘗)。5. 利用P0和P1 口的P0.4P0.7和P1.0P1.3，外接按鈕開關，用于起動、停止、故障 復位兩種調制方法，三種調制模式的選擇。6. 利用P2、P5、P6 口的P2.4P2.7 , P5.4與P6.6 , P6.7，外接指示燈，用于指示系統(tǒng)所 處狀態(tài)。7. 磁通觀測器用于電機氣隙磁通測量。其前半部分為3/2 變換電路，將三相電壓 VA、Vb、Vc從三相靜止坐標系 A、B、C變換到二相靜止坐標系 a、B上，成為Va、V“電路的 后半部分則分別對 Va、VB積分。在忽略定子漏磁和定子電阻壓降的前

35、提下，兩個積分器 的輸出分別是二相靜止坐標系中電機氣隙磁通在a、3軸上的分量o a與0 B；它們的波形形狀相似，相位差 90°。將兩個積分的輸出分別接入示波器的 X軸輸入和Y軸輸入，即可 得到電機氣隙磁通的圓形軌跡。四. 實驗設備和儀器1. MCII型電機控制教學實驗臺2. MCL 09 變頻調速系統(tǒng)組件3. 電機導軌及測速發(fā)電機4. 慢掃描示波器5. 雙蹤示波器五. 實驗方法按圖74連接線路，經檢查無誤后，合上電源，實驗系統(tǒng)缺省設置為SPWM控制，同步調制方式，對應指示燈亮。若指示燈與上述不符，可按復位按鈕，使系統(tǒng)處于上述缺省 狀態(tài)，此時系統(tǒng)即可進行實驗。若系統(tǒng)采用SPWM控制并工

36、作在同步調制方式，即可按起動按鈕，電動機即可起動，起動后可調節(jié)頻率設定電位器，即可改變電動機轉速。在電動機運行中，如按了空間矢量、異步調制，混合調制等按鈕，系統(tǒng)將不會響應， 必須先按停止按鈕，使電動機停止運行，才能轉到空間矢量控制以及其它調制方式。低頻補償電位器在電機運行時，可按需要任意調節(jié)。系統(tǒng)出現故障停機時，可在拆除故障條件下，按故障復位按鈕，使紅色故障指示燈滅， 系統(tǒng)即可按要求繼續(xù)運行。1.過壓與過流保護環(huán)節(jié)測試。 （這時只需合上控制電源，主回路電源不加。 ）（1）斷開過壓保護檢測線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時微機輸出驅動脈沖被封鎖，表 示過壓保護環(huán)節(jié)工作正常。測試完畢后，按一下故障復位按

37、鈕，故障指示燈滅。2） 斷開過流檢測線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時驅動脈沖被封鎖，表示過流保 護環(huán)節(jié)工作正常。測試完畢后，按一下復位按鈕，故障指示燈滅。2. 采用SPW控希9，分別在輸出頻率為 50Hz、30Hz條件下，測量與描繪不同調制方式時的電機氣隙磁通分量、電機氣隙磁通軌跡、定子電流、IGBT 兩端波形（輸出 U、 V、W與 N端之間）與定子端電壓等波形，以及觀察電機運行的平穩(wěn)與噪聲大小。（1）同步調制：系統(tǒng)設定的載波比 N=12。（2）異步調制：系統(tǒng)設定的載波頻率 f t=600Hz。（3）混合調制：分三段執(zhí)行 。第一段0Hz12.5Hz，載波比Ni=100;第二段12.5Hz25 Hz,載波比N2=80;第三段，25 Hz50 Hz,載波比 Nj=60。當在低頻2Hz時，若電機無法轉動時，可調節(jié)低頻補償電位器（順時針旋轉時，低頻 補償電壓增大）,直到電動機能旋轉時止。3. 采用電