實(shí)驗(yàn)三：邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)方案

1、實(shí)驗(yàn)三：邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解、熟悉邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。(2) 掌握各控制單元的原理、作用及調(diào)試方法。(3) 掌握邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。(4) 了解邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì) 磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02晶閘管主電路3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電 路該掛件包含“觸發(fā)電路”，“正橋功 放”，“反橋功放”等幾個(gè)模塊。4DJK04電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)1該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“邏輯控制”等幾個(gè)模

2、塊。5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速發(fā)電 機(jī)及轉(zhuǎn)速表或DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測(cè)速系統(tǒng) 及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7DJ13-1直流發(fā)電機(jī)8DJ15直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10慢掃描示波器自備11萬(wàn)用表自備、實(shí)驗(yàn)線路及原理在此之前的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，用?組晶閘管對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，只適用于不可逆運(yùn)行。而在某些場(chǎng)合中，既要求電 動(dòng)機(jī)能正轉(zhuǎn)，同時(shí)也能反轉(zhuǎn)，并要求在減速時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，加快制動(dòng)時(shí)間。要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向有以下方法，一是改變電動(dòng)機(jī)電樞電流的方向，二 是改變勵(lì)磁電流的方向。由于電樞回路的電感量比勵(lì)磁回路的要小，使得電 樞回路有較小的時(shí)間常數(shù)

3、?？蓾M足某些設(shè)備對(duì)頻繁起動(dòng)，快速制動(dòng)的要求。本實(shí)驗(yàn)的主回路由正橋及反橋反向并聯(lián)組成，并通過邏輯控制來控制正 橋和反橋的工作與關(guān)閉，并保證在同一時(shí)刻只有一組橋路工作，另一組橋路不 工作，這樣就沒有環(huán)流產(chǎn)生。由于沒有環(huán)流，主回路不需要再設(shè)置平衡電抗器， 但為了限制整流電壓幅值的脈動(dòng)和盡量使整流電流連續(xù)，仍然保留了平波電 抗器。該控制系統(tǒng)主要由“速度調(diào)節(jié)器”、“電流調(diào)節(jié)器”、“反號(hào)器”、“轉(zhuǎn) 矩極性鑒別”、“零電平檢測(cè)”、“邏輯控制”、“速度變換”等環(huán)節(jié)組成。 其系統(tǒng)原理框圖如圖5-10所示。正向啟動(dòng)時(shí)，給定電壓Ug為正電壓，“邏輯控制”的輸出端Uf為“0”態(tài)， Ur為“1”態(tài)，即正橋觸發(fā)脈沖開通，

4、反橋觸發(fā)脈沖封鎖，主回路“正橋三 相全控整流”工作，電機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)。反向，整流裝置進(jìn)入本橋逆變狀態(tài)，而 Uf、Ur不變，當(dāng)主回路電流 減小并過零后，Uf、Ur輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換，U為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，即進(jìn) 入它橋制動(dòng)狀態(tài)，使電機(jī)降速至設(shè)定的轉(zhuǎn)速后再切換成反向電動(dòng)運(yùn)行 ；當(dāng)Ug=0 時(shí)，則電機(jī)停轉(zhuǎn)。反向運(yùn)行時(shí)，Ulf為“T態(tài)，Ur為“0”態(tài)，主電路“反橋三相全控整流”工作觸電電流凋節(jié)器Lit-心卜t-In iJiriLiJi?:£杓控八. 正一 一全聲圖5-10邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖“邏輯控制”的輸出取決于電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，正向運(yùn)轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋 逆變及反轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變狀

5、態(tài)，Uf為“ 0”態(tài)，Ur為“ 1”態(tài)，保證了正橋工 作，反橋封鎖；反向運(yùn)轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋逆變，正轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變階段，則 Ulf為“1”態(tài)，ur為“0”態(tài)，正橋被封鎖，反橋觸發(fā)工作。由于“邏輯控制” 的作用，在邏輯無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)中保證了任何情況下兩整流橋不會(huì)同時(shí)觸發(fā)， 一組觸發(fā)工作時(shí)，另一組被封鎖，因此系統(tǒng)工作過程中既無(wú)直流環(huán)流也無(wú)脈 動(dòng)環(huán)流。四、實(shí)驗(yàn)容(1) 控制單元調(diào)試。(2) 系統(tǒng)調(diào)試。(3) 正反轉(zhuǎn)機(jī)械特性 n =f(I d) 的測(cè)定。(4) 正反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性 n =f(U g) 的測(cè)定。(5) 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的觀察。五、預(yù)習(xí)要求(1) 閱讀電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)教材中有關(guān)邏輯無(wú)環(huán)流可逆

6、調(diào)速系統(tǒng)的 容，熟悉系統(tǒng)原理圖和邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。(2) 掌握邏輯控制器的工作原理及其在系統(tǒng)中的作用。六、思考題(1) 邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)對(duì)邏輯控制有何要求 ?(2)思考邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中“推B”環(huán)節(jié)的組成原理和作用如何？七、實(shí)驗(yàn)方法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”側(cè)。 用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號(hào)輸出”端和 DJK02-1 “三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開DJ

7、K02-1電源開關(guān)，撥動(dòng) “觸發(fā) 脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 觀察A B CE相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A B CE相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位 器(在各觀測(cè)孔左側(cè))，使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 將DJK04E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)9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(hào)和“雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使 a =170°。 適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形， 此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。 將DJK02-1面板上的Ulf

8、端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正、 反橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK0“正、反橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，分別將DJK02 正橋和反橋觸發(fā)脈沖的六個(gè)開關(guān)撥至 “通”，觀察正橋VT1VT6和反橋VT1 ' VT6'的晶閘管的門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(2) 邏輯無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則 先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。 先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn) 速均為負(fù)反饋后才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。 先雙閉環(huán)、后邏輯無(wú)環(huán)流，即先使正反橋的雙閉環(huán)正常工作，然后再 組成邏輯無(wú)環(huán)流。 先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。(3) 控制單元調(diào)

9、試 移相控制電壓 Uct 調(diào)節(jié)圍的確定直接將DJK04合定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓UCt的輸入端，“正橋 三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R,負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，給定電壓Lb由零調(diào)大，Ud將隨給定電壓的增大而增大， 當(dāng)Lb超過某一數(shù)值Lb/時(shí)，Ud的波形會(huì)出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時(shí)Ud反而隨Ub的增 大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Ubtmax=0.9Ug/,即Ub的允許調(diào)節(jié)圍為0UCtmax。如果我們把輸出限幅定為UCtmax的話，則“三相全控整流”輸出圍就被限定，不會(huì)工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄 U/于下表中：Ug /LCtm

10、ax=O.9Ug/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DJKO仲“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJKO沖的可調(diào)電阻120K 接到“速度調(diào)節(jié)器”的“ 4”、“ 5”兩端，用導(dǎo)線將“ 5”、“6 ”短接，使 “電流調(diào)節(jié)器”成為P （比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器 RP3用萬(wàn)用 表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器 “7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近 于零。將DJKO仲“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJKO沖的可調(diào)電阻13K 接到“速度調(diào)節(jié)器”的“ 8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“ 9”、“10”短接，使 “電流調(diào)節(jié)器”成為P （比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器 RP

11、3用萬(wàn) 用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器的“ 1T端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近 于零。 調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整把“速度調(diào)節(jié)器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJKO沖的可調(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，然后將DJKO4 的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“ 3”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅 電位器RP2使之輸出電壓為-6V，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅 電位器RP1,使之輸出電壓為+6V。把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJKO沖的可調(diào)電容O.47uF 接入“8”、“9”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI （比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將

12、DJKO4 的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“ 4”端，當(dāng)加正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅 電位器RP1,使電流調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為UCtmax。 “轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)試“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出有下列要求 :電機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出UM為“ 1”態(tài)。電機(jī)反轉(zhuǎn)，輸出Um為“0”態(tài)。將給定輸出端接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，同時(shí)在輸入端接上萬(wàn)用 表以監(jiān)視輸入電壓的大小，示波器探頭接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出端，觀 察其輸出高、低電平的變化?！稗D(zhuǎn)矩極性鑒別” 的輸入輸出特性應(yīng)滿足圖 1-25a 所示要求，其中 Usr1=-0.25V ， Usr2=+0.

13、25V “零電平檢測(cè)”的調(diào)試其輸出應(yīng)有下列要求 :主回路電流接近零，輸出U為“ 1”態(tài)。主回路有電流，輸出U為“0”態(tài)。其調(diào)整方法與“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)整方法相同，輸入輸出特性應(yīng)滿足圖 1-25b所示要求，其中 USri =0.2V，USr2=0.6V。 “反號(hào)器”的調(diào)試A、調(diào)零（在出廠前反號(hào)器已調(diào)零，如果零漂比較大的話，用戶可自行將 掛件打開調(diào)零），將反號(hào)器輸入端“ 1”接地，用萬(wàn)用表的毫伏檔測(cè)量“ 2” 端，觀察輸出是否為零，如果不為零，則調(diào)節(jié)線路板上的電位器使之為最小 值。B、測(cè)定輸入輸出的比例，將反號(hào)器輸入端“ T接“給定”，調(diào)節(jié)“給 定”輸出為5V電壓，用萬(wàn)用表測(cè)量“ 2”端，輸出是

14、否等于-5V電壓，如果兩 者不等，則通過調(diào)節(jié)RP使輸出等于負(fù)的輸入。再調(diào)節(jié)“給定”電壓使輸出為 -5V電壓，觀測(cè)反號(hào)器輸出是否為5V。 “邏輯控制”的調(diào)試測(cè)試邏輯功能，列出真值表，真值表應(yīng)符合下表：輸入U(xiǎn)M110001U100100輸出UZ (Uif)000111UF ( Ulr)111000調(diào)試方法：A、首先將“零電平檢測(cè)”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”調(diào)節(jié)到位，符合其特性曲線。 給定接“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的 um?！傲汶娖綑z 測(cè)”的輸出端接“邏輯控制”的 U,輸入端接地。B、將給定的RP1 RP2電位器順時(shí)針轉(zhuǎn)到底，將 S2打到運(yùn)行側(cè)。C、將S1打到正給定側(cè)，用萬(wàn)用表測(cè)量“邏

15、輯控制”的“3”、“ 6”和“ 4”、“7”端，“3”、“6”端輸出應(yīng)為高電平，“4”、“7”端輸出應(yīng)為低電平，此時(shí) 將DJKO4中給定部分S1開關(guān)從正給定打到負(fù)給定側(cè)，則“ 3”、“6”端輸出從 高電平跳變?yōu)榈碗娖?，?”、“7”端輸出也從低電平跳變?yōu)楦唠娖健Ｔ谔兊?過程中的“ 5”，此時(shí)用示波器觀測(cè)應(yīng)出現(xiàn)脈沖信號(hào)。D將“零電平檢測(cè)”的輸入端接高電平，此時(shí)將DJKO4中給定部分S1開關(guān)來回扳動(dòng)，“邏輯控制”的輸出應(yīng)無(wú)變化。 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a和電流反饋系數(shù)B的整定直接將給定電壓Ug接入DJK02-1上的移相控制電壓UCt的輸入端，整流橋接 電阻負(fù)載，測(cè)量負(fù)載電流和電流反饋電壓，調(diào)節(jié)“電流反饋與

16、過流保護(hù)”上 的電流反饋電位器RP1,使得負(fù)載電流ld=l.3A時(shí)，“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端電流反饋電壓U =6V,這時(shí)的電流反饋系數(shù)B = Ufi /I d= 4.615V/A。直接將“給定”電壓U接入DJK02-1移相控制電壓Ut的輸入端，“三相全 控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)作負(fù)載，測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速反饋電壓 值，調(diào)節(jié)“速度變換”上的轉(zhuǎn)速反饋電位器 RP1,使得n =150Orpm寸，轉(zhuǎn)速反 饋電壓Un=-6V，這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) a=Ufn/n =0.004V/gm）。（3）系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)圖5-10接線，組成邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，首先將控制 電路接成開環(huán)（即DJK0

17、2-1的移相控制電壓UCt由DJK04勺“給定”直接提供）， 要注意的是 Ulf ,Ulr 不可同時(shí)接地，由于正橋和反橋是首尾相連，當(dāng)加上給定 電壓時(shí)會(huì)使正橋和反橋的整流電路同時(shí)開始工作，后果是兩個(gè)整流電路直接 發(fā)生短路，電流迅速增大，要么DJK041的過流保護(hù)報(bào)警跳閘，要么燒毀保護(hù) 晶閘管的保險(xiǎn)絲，甚至還有可能會(huì)燒壞晶閘管。所以較好的方法是正橋和反 橋分別進(jìn)行測(cè)試。先將DJK02-1的Uf接地，Ur懸空，慢慢增加DJK04勺“給定” 值，使電機(jī)開始提速，觀測(cè)“三相全控整流”的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右（這段時(shí)間一定要短，以防止電機(jī)轉(zhuǎn)速過高）。然后DJK02-1的Ur接地，Uf懸空，同樣慢

18、慢增加DJK04的給定電壓值，使電機(jī)開始提速，觀測(cè)整流橋 的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右。開環(huán)測(cè)試好后，開始測(cè)試雙閉環(huán)（與前面的原因一樣，Ulf ,Ulr不可同時(shí)接地）。DJK02-1的移相控制電壓UCt由DJK04“電流調(diào)節(jié)器”的“ 10”端提供， 先將DJK02-1的Ulf接地，Ur懸空，慢慢增加DJK04勺給定電壓值，觀測(cè)電機(jī)是 否受控制（速度隨給定的電壓變化而變化） 。正橋測(cè)試好，再測(cè)試反橋， DJK02-1 的Ur接地，Ulf懸空，同樣觀測(cè)電機(jī)是否受控制（要注意的是轉(zhuǎn)速反饋的極性 必須反一下，否則電機(jī)會(huì)失控)。如果開環(huán)和閉環(huán)中正反兩橋都沒有問題的 話，那就可以開始邏輯無(wú)環(huán)流的實(shí)驗(yàn)。機(jī)械特性n =f(l d)的測(cè)定當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，改變給定電壓，測(cè)出并記錄當(dāng)n分別為1200rpm800rpmB寸的正、反轉(zhuǎn)機(jī)械特性n=f(l d)，方法與雙閉環(huán)實(shí)驗(yàn)相同。實(shí)