雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)ACR設(shè)計匯總

1、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)AC戲計(西門子最佳整定法)與系統(tǒng)實驗計信學(xué)院06自動化2班張學(xué)鋒2006003948摘要：本次課程設(shè)計主要研究的是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計。采用的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計是從內(nèi)環(huán)到外環(huán)，即先設(shè)計好電流環(huán)后將其等效成速度環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，再對速度環(huán)進行設(shè)計。首先對調(diào)速系統(tǒng)的方案進行選擇，再進行觸發(fā)電路的選擇和控制電路的設(shè)計，以及雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計。根據(jù)技術(shù)要求，采用西門子最佳整定法對系統(tǒng)進行動態(tài)校正，并確定ACR調(diào)節(jié)器的機構(gòu)型式以及參數(shù)。根據(jù)設(shè)計結(jié)果，搭建雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，進行系統(tǒng)調(diào)試，使調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定工作，并滿足動態(tài)性能指標(biāo)的要求。關(guān)鍵詞：參數(shù)測定ACR的

2、設(shè)計西門子整定系統(tǒng)調(diào)試一、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定1、實驗?zāi)康?1)熟悉品閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(jié)構(gòu)。(2)掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。2、實驗設(shè)備序號型號備注1HJK01電源控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。2HJK02品閘管主電路3HJK02-1路三相晶閘管觸發(fā)電包含“觸發(fā)電路”，“正橋功放”，“反橋功放”等幾個模塊。4HJK04電機調(diào)速控制實驗I包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。5DD03-2電機導(dǎo)軌、測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表“DD03-3電機導(dǎo)軌，光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”。6DJ13-

3、1直流發(fā)電機7DJ15直流并勵電動機8D42三相可調(diào)電阻9示波器10萬用表表1實驗設(shè)備3、實驗線路及其原理品閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器、電動機發(fā)電機組等組成。在本實驗中，要求系統(tǒng)的整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓Uej來改變Ug的大小，這樣就可改變控制角a的大小，以獲得可調(diào)的直流電壓，滿足實驗要求。實驗系統(tǒng)的組成原理圖如圖1所示。三相電源輸出VT4 VT6 VI?給定觸發(fā)電路正橋.功放i_UIF勵磁電源第2頁（共24頁）圖1實驗系統(tǒng)原理圖4、實驗內(nèi)容(1)品閘管直流調(diào)速0系統(tǒng)主電路總電阻值R的測定。(2)晶閘管直流調(diào)帶系統(tǒng)主電路電磁時間

4、常數(shù)Td的測定。(3)直流電動機電勢常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)Cm的測定。(4)晶閘管觸發(fā)直流調(diào)速系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM的測定。(5)晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f(Uct)和測速發(fā)電機特性UTG=f(n)的測定。5、實驗方法及其步驟為了對晶閘管-電動機系統(tǒng)進行研究，應(yīng)首先了解電樞回路的總電阻R總電感L,以及系統(tǒng)的電磁時間常數(shù)Td與機電時間常數(shù)Tm,這些數(shù)據(jù)都需要通過實驗來測定，具體方法如下：(1)電樞回路總電阻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R及整流裝置的內(nèi)阻Rn,即RnRa+R+Rn(1-1)由于電阻值較小，這里不宜采用歐姆表和電橋進行測量，又因為是小電流檢測

5、，接觸電阻影響很大，故用直流伏安法。為測出晶閘管整流裝置的電源內(nèi)阻，須測量整流裝置的理想空載電壓Ud0,而晶閘管整流電源是無法測量的，為此應(yīng)用伏安比較法，實驗線路如圖2所示。圖2伏安比較法實驗線路圖將變阻器R、R接入被測系統(tǒng)的主電路，測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉(zhuǎn)合上§、S2,調(diào)節(jié)給定使輸出直流電壓Ud在30%-70%Ued范圍內(nèi)，然后調(diào)整R2使電樞電流在80%-90%范圍內(nèi)，讀取電流表A和電壓表V2的數(shù)值為小Ui,則此時整流裝置的理想空載電壓為：Udo=IiR+Ui(1-2)調(diào)節(jié)R使之與R2的電阻值相近，拉開開關(guān)S2,在的Ud條件下讀取電流表、電壓表的數(shù)值I2、U2,則：Ud0

6、=IzR+U2(1-3)結(jié)合式(12)、(13),可求出電樞回路總電阻：R=(U2-Ui)/(Ii-12)(1-4)實驗測得結(jié)果：U1=80VI1=0.85AU2=85VI2=0.70A由式(14)有：R=(U2-U1)/(I1-I2)=(85_80)/(0.85_0.70)=33.33(2)主電路電磁時間常數(shù)Td的測定采用電流波形測定電樞回路電磁時間常數(shù)Td,電樞回路突加給定電壓時，電流1d按指數(shù)規(guī)律上升：id=Id(1-e,/Td)其電流變化曲線如圖3所示。當(dāng)t=Td時，有:id <d(1-eJ) =0.632IdLd©-l=j±l IRd圖3電流上升曲線圖4測定

7、Td的實驗線路圖實驗線路如上圖4所示。電機不加勵磁，調(diào)節(jié)給定使電機電樞電流在50%-90%ed的范圍內(nèi)。然后保持Ug不變，將給定的S2置接地位置，然后撥動給定S2從接地到正電壓階躍信號，用數(shù)字存儲示波器記錄id=f的波形，在波形圖上測量出當(dāng)電流上升到穩(wěn)定值的63.2%寸間，即為電樞回路的電磁時間常數(shù)Td實驗測得的結(jié)果如圖5所示：lUJikS第10頁(共24頁)圖5id=f(t)波形圖由上圖5,可以讀出電磁時間常數(shù)Td=10ms。(3)直流電動機電勢常數(shù)Ce將電動機加額定勵磁，使其空載運行，再改變電樞電壓Ud,測得相應(yīng)的n即可由以下式子算出Ce:Ce =Ke =(Ud2 -Udi)/(n2 f)

8、式中，Ce的單位為V/ (rpm)。轉(zhuǎn)矩常數(shù)Cm的單位為N-m/A。實驗測得數(shù)據(jù)為：Ud1 =15CVn1 = 1000r / mUd2 -220Vn2 =1500r/m由公式Ce=Ke©=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)可以求得:Ce=(220-150)/(1500-1000)-70/500V/(rmp)=0.14V/rmp(4)晶閘管觸發(fā)直流調(diào)速系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM的測定。系統(tǒng)的機電時間常數(shù)Tm的測定系統(tǒng)的機電時間常數(shù)可由下式計算：Tm=(GD2R)/(3.75CeCm2)由于Tm>>Td也可以近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié)，即n=KUd/(1TmS)當(dāng)電樞突加給定

9、電壓時，轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)n到達穩(wěn)定值時的63.2%,所經(jīng)過的時間即為拖動系統(tǒng)的機電時間常數(shù)。測試時電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除，突然給電樞加電壓，用數(shù)字存儲示波器記錄過渡過程曲線n=f(t),即可由此確定機電時間常數(shù)實驗測得的結(jié)果，如下圖6所示：圖6n=f(t)波形圖由上圖可以看出，系統(tǒng)的機電時間常數(shù)%為：Tm=35ms。(5)晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f(UQ實驗線路如圖7所示，可不接示波器。電動機加額定勵磁，逐漸增加觸發(fā)電路的控制電壓Ug,分別讀取對應(yīng)的Ug、Utg、Ud、n的數(shù)值若干組，即可描繪出特性曲線Ud=f(Uct諄DUTG=f(n)。圖7實驗線路圖由Ud=f(Uct

10、)曲線可求得晶閘管整流裝置的放大倍數(shù)曲線Ks=f(Ug):Ks=U/Ug實驗測得數(shù)據(jù)如下表2所示:Ud(V)102030405060708090100110Ug(V)0.340.580.800.981.131.281.441.581.741.902.07Ud(V)120130140150160170180190200210220Ug(V)2.252.432.622.843.063.303.593.854.174.555.09表2Ud、Ug為對應(yīng)數(shù)據(jù)實驗所得的結(jié)果，如下圖圖8所示：由以上數(shù)據(jù)，可以算得Ks=/,Ud/；：Ug=60sg二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計1、電流調(diào)節(jié)器的作用(1

11、)電流調(diào)節(jié)器是內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，他的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓變化。(2)對電網(wǎng)電壓的波動起及時干擾作用。(3)在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。(4)當(dāng)電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一且故障消失，系統(tǒng)立即自動回復(fù)正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。2、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計思想rZTL m f圖9雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖(1)電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的簡化在上圖9中點畫線框內(nèi)的電流環(huán)中，反電動勢與電流反饋的作用相互交叉反饋，它代表轉(zhuǎn)速輸出量對電流環(huán)的影響。由于轉(zhuǎn)速環(huán)尚未設(shè)計，要考慮它的影響是比較困難的

12、。但是，在實際系統(tǒng)中，電樞回路的電磁時間常數(shù)Ti比電力拖動系統(tǒng)的機電時間常數(shù)Tm要小得多，因此電流的調(diào)節(jié)過程往往比轉(zhuǎn)速的變化快得多，也就是比電動機反電勢E的變化快得多，反電動勢對電流環(huán)來說只是一個緩慢變化的擾動作用，在電流的瞬時變化過程中可以認為反電動勢基本不變，即EEoQ0這樣，在按動態(tài)性能設(shè)計電流環(huán)時，反電動勢只有很小的變化，故可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，也就是說，可暫且把反電動勢的作用去掉，得到電流環(huán)的近似結(jié)構(gòu)框圖，如圖10(a)所示?？梢宰C明，忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件是(2-1)式中飛電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截至頻率。(a)忽略反電動勢的動態(tài)影響46)(b)等效成單位負反

13、饋系統(tǒng)膽或生尹IX工工+1)(c)小慣性環(huán)節(jié)近似處理圖10電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時把給定信號改成U(s),則電流環(huán)便等效成單位負反饋系統(tǒng)，如圖10(b)所示，從這里可以看出兩個濾波時間常數(shù)取值相同的方便之處。最后，由于Ts和Toi一般都比Tl小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看成是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為Ts+Toi(2-2)則電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖最終簡化成圖10(c)o簡化的近似條件為0cW/(2-3)3TsToi(2)電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇為了選擇電流調(diào)節(jié)器，首先面臨的問題是應(yīng)把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)要求看，希望電流無靜差，以得

14、到理想的堵轉(zhuǎn)特性，由圖10(c)可以看出，采用I型系統(tǒng)就夠了。再從動態(tài)要求上看，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素。為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，即應(yīng)選用典型I型系統(tǒng)。圖10(c)表明，電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成WACR(s):K/iS+1)(2-4)iS式中K-電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；G-電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。為了讓調(diào)節(jié)器零點與控制對象的大事件常數(shù)極點對消，選擇- i =T(2-5)則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖便成為圖10(a

15、)所示的典型形式，其中KiKi4iR(2-6)圖11(b)繪出了校正后的電流環(huán)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性。(a)動態(tài)結(jié)構(gòu)框第14頁(共24頁)（b）開環(huán)對數(shù)幅頻特性圖11校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán)上述結(jié)果是在一系列假定條件下得到的，現(xiàn)將用過的假定條件歸納如下，一邊具體設(shè)計時校驗。電力電子變換器純滯后的近似處理oci<1;3Ts 忽略反電動勢變化對電流環(huán)的動態(tài)影響電流環(huán)小慣性群的近似處理oci<13TsToi（3）電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算由式（2-4）可以看出，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)是Ki和*,其中Ti已選定，見式（2-5）,待定的只有比例系數(shù)Ki,可根據(jù)所需要的動態(tài)性能指標(biāo)選取。根據(jù)設(shè)計要求，希望電

16、流超調(diào)量qW5%,可選8=0.707,8=0.5,貝U1ki=%（2-7）2n再利用式（2-5）和式（2-6）得到KiT1RR ,T1:二-（一2Ks：K2Ks： Ti（2-8）如果實際系統(tǒng)要求的跟隨性能指標(biāo)不同，式（2-7）和式（2-8）當(dāng)然應(yīng)作為相應(yīng)的改變。止匕外，如果對電流環(huán)的抗干擾性能也有具體的要求，還得再校驗一下抗擾性能指標(biāo)是否滿足。(4)電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型調(diào)節(jié)器原理圖如圖12所示。圖中Ui電壓，-P1為電流負反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓為電流給定5。£Gt寺 寺 m Q1 I I JIH圖12含給定濾波與反饋濾波的PI

17、型電流調(diào)節(jié)器根據(jù)運算放大器的電路原理，可以容易地導(dǎo)出Ki=8(2-9)RoEi=RG(2-10)_1一Toi=-RoCoi(2-11)4以上3式可用于計算電流調(diào)節(jié)器的具體電路參數(shù)。3、ACR勺設(shè)計以及參數(shù)計算直流電動機：220V,1.2A,1600r/min,九=1.5,We=185w品閘管裝置放大系數(shù)KS=60S電樞回路總阻R=33.33'?時間常數(shù)T=Td=0.01s,Tm=0.035s電流反饋系數(shù)-5.56V/A解：(1)確定時間常數(shù)a.整流裝置滯后時間常數(shù)Ts。三相橋式電路的平均失控時間Ts=0.0017sb.電流濾波時間常數(shù)Toi0三相橋式電路的平均失控時間是3.3ms,為了

18、基本濾平波頭，應(yīng)有(1口2)兀=3.33ms,因此取T=2ms=0.002s0c.電流環(huán)小時間常數(shù)之和Tvo按小時間常數(shù)近似處理，應(yīng)取丁工=Ts+Toi=0.0037s。(2)選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)實際設(shè)計要求ai<5%,并要保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電流無誤差，可按最佳二階系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性的，因此可以用PI型電流調(diào)節(jié)器。檢查對電源電壓的抗干擾性能：三=0.01s=2.7,經(jīng)檢驗，各項指標(biāo)都是可以接Tz0.0037s受的。(3)電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：i=T=0.01s電流環(huán)開環(huán)增益：要求。<5%時，根據(jù)要求，應(yīng)取K1Tli=0.5,故Ki0.5T

19、70.50.0037s-1-135.1s故有，ACR勺比例系數(shù)為KiKIiR135.10.0133.33I-=0.133Ks:605.56(4)校驗近似條件電流環(huán)截止頻率：WCi=KI=135.1s4a.晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件3Ts 3 0.0017s= 196.1s，Wci ci滿足近似條件。b.忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件3.；-1=311=160.35s,WCi，TmT0.035sM0.01s說明：這里可能是由于Tm的測量存在一定的誤差，數(shù)值偏小，基本上滿足條件c.電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件113 0.0017s 0.002s=180.8sWici滿足近似條件。(5

20、)計算調(diào)節(jié)器的電阻和電容按照所用的運算放大器，取R=20kQ,得到各電阻和電容值為R=KiR=0.133父20=2.660,取3kCCi=，=3F=3.3310F=3.33uF,取4uFCoi4Toi4 0.02Ro20 103F =0.4uF ,取 0.4uFR3M103按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為叼=4.3%M5%,滿足設(shè)計要求。三、雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試1、實驗?zāi)康?1)了解閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及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、方法及參數(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。2、實驗設(shè)備在舁廳P型號備

21、注1DJK01電源控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02晶閘管主電路3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路包含“觸發(fā)電路”，“正橋功放”，“反橋功放”等幾個模塊。4DJK04電機調(diào)速控制實驗I包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DJ13-1直流發(fā)電機7DD03-2電機導(dǎo)軌、測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表DD03-3電機導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表8DJ15直流并勵電動機9D42三相可調(diào)電阻10示波器11萬用表3、實驗線路及原理現(xiàn)實生產(chǎn)中的很多生產(chǎn)機械，由于加工和運行的要求，使電動機經(jīng)常處于起動、制動、反轉(zhuǎn)的過

22、渡過程中，因此起動和制動過程的時間在很大程度上決定了生產(chǎn)機械的生產(chǎn)效率。為了縮短這一部分時間，僅采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，是遠遠不能滿足要求的。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是由電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器來進行綜合調(diào)節(jié)，可獲得良好的靜、動態(tài)性能，由于調(diào)整系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故可將轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣可以抑制電網(wǎng)電壓擾動對轉(zhuǎn)速的影響。實驗系統(tǒng)的原理框圖組成如下：三相也源輸出電流反饋與過流保護給定J-J速度調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器UctTT=觸發(fā)電路橋放W 一 正功工速度 變換勵磁 電源相控流 三全整1213雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖啟動時，加給定電壓Ug,“速度調(diào)節(jié)器”

23、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?！半娏髡{(diào)節(jié)器”和“速度調(diào)節(jié)器”均設(shè)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?！半娏髡{(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amax的目的。4、實驗調(diào)試(1)各控制單元調(diào)試。(2)電流反饋系數(shù)B、

24、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a的整定。(3) 測定開環(huán)機械特性及高、低轉(zhuǎn)速時系統(tǒng)閉環(huán)靜態(tài)特性n=f(Id)。(4) 閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定。(5) 觀察、記錄、分析系統(tǒng)動態(tài)波形。5、實驗方法及步驟(1) 雙閉環(huán)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)運行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負反饋后，才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)，即先調(diào)試電流內(nèi)環(huán)，然后調(diào)試轉(zhuǎn)速外環(huán)。先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)整動態(tài)指標(biāo)。(2) 控制單元調(diào)試移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定第16頁(共24頁)直接將DJK04合定電壓U接入DJK02-1移相控制電壓UCt的輸入端，“

25、正橋三相全控整流”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（對DZSZ-1,將輸出電壓調(diào)至最小位置，當(dāng)啟動后，再將輸出線電壓調(diào)到200功。按下啟動按鈕，給定電壓U由零調(diào)大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值U/時，Ud的波形會出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時Ud反而隨U的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Utmax=0.9Ug/,即U的允許調(diào)節(jié)范圍為0UCtmax。如果我們把輸出限幅定為Umax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會工作到極限值狀態(tài)，保證六個晶閘管可靠工作。記錄U/于下表中：Ug/6.4vUtmax=0.9Ug/5.76v將給定退到零，再按停止

26、按鈕切斷電源，結(jié)束步驟。調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK0”“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08t的可調(diào)電阻120儂至U”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用萬用表的毫伏檔測量電流調(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DJK0奸”電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK0即的可調(diào)電阻13儂至U”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RP3使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近零。調(diào)節(jié)器正、負限幅值的調(diào)整把“5”、

27、“6”短接線去掉，將DJK08H勺可調(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DJK04勺給定輸出端接到“3”端，當(dāng)加一定的正給定時，調(diào)整負限幅電位器RP2,使之輸出電壓為-6V,當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1,使之輸出電壓為最小值即可。把“8”、“9”短接線去掉，將DJK0即的可調(diào)電容0.47uF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DJK04勺給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當(dāng)加正給定時，調(diào)整負限幅電位器RPZ使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1,使電流調(diào)節(jié)器白

28、輸出正限幅為UCtmaxo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U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(dāng)U=220V寸，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,前面已經(jīng)求出，電流反饋系數(shù)B=5.56V/A。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓U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DJK021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)“

29、速度變換”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)a=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(3)開環(huán)外特性的測定DJK02-1控制電壓UCt由DJK041的給定輸出Ug直接接入，“三相全控整流”電路接電動機，Ld用DJK02E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，調(diào)節(jié)Ug和R®電動機電流Id=Ied,轉(zhuǎn)速到達1200rpm=增大負載電阻Rffi值(即減小負載)，可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f(Id),記錄于下表中：n(r/m)1

30、199124012601280130013201340Id(A)0.860.800.760.740.710.680.63第19頁(共24頁)分析：由上圖14的系統(tǒng)開環(huán)特性曲線可以看出，系統(tǒng)的開環(huán)特性呈良好的線性關(guān)系。將給定退到零，斷開勵磁電源，按下停止按鈕，結(jié)束實驗。(4)系統(tǒng)靜特性測試按圖10-1接線，DJK04的給定電壓Ug輸出為正給定，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DJK02k的200mH負載電阻放在最大值，給定的輸出調(diào)到零。將速度調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器都接成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，

31、確認整個系統(tǒng)的接線正確無誤后，將“速度調(diào)節(jié)器”，“電流調(diào)節(jié)器”均恢復(fù)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,即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(Id),并記錄于下表中：n(r/m)1200120012001200120012001200Id(A)0.570.580.590.600.610.620.63分析：由上圖圖15可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)速n=1200r/m時，改變系統(tǒng)的負載電阻，轉(zhuǎn)速基本上無變化，電流有微小的變化，呈線性關(guān)系，表明

32、系統(tǒng)的靜態(tài)性能良好。B、降低Ug,再測試n=800rpm寸的靜態(tài)特性曲線，并記錄于下表中：n(r/m)800800800800800800800Id(A)0.410.420.430.440.450.460.47分析：由上圖圖16可以看出，當(dāng)n=800r/m時，轉(zhuǎn)速基本上無變化，電流有微小的變化，呈線性關(guān)系，表明系統(tǒng)的靜態(tài)性能良好。第21頁（共24頁）G閉環(huán)控制系統(tǒng)n=f（Ug）的測定調(diào)節(jié)Ug及R,使Id=Ied、n=1200rpm,逐漸降低Ug,記錄Ug和n,即可測出閉環(huán)控制特性n=f（Ug）0n(r/m)120011001000900800700600Ug(V)3.783.483.182.8

33、72.552.291.99分析：由上圖圖17可以看出，調(diào)節(jié)電阻R,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速n遞減時，電壓Ug也相應(yīng)地遞減，呈線性關(guān)系?；緷M足了輸入跟隨輸出變化的穩(wěn)定狀態(tài)，說明系統(tǒng)的閉環(huán)特性良好。（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（“速度調(diào)節(jié)器”的增益和積分電容、“電流調(diào)節(jié)器”的增益和積分電容、“速度變換”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（“速度變換”的“3”端）波形。分析：由上圖圖18,圖19可以看出，系統(tǒng)具有良好快速性和跟隨性能，符合設(shè)計的要求。突加額定負載(20%Ieq100%Ld)時電動機電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。分析：由上圖圖20,圖21可以看出，系統(tǒng)的恢復(fù)時間較短，說明系統(tǒng)具有良好的抗干擾性，穩(wěn)定性好。突降負載(100%IeU20%Ld)時電動機的電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。分析：由上圖可以看出，系統(tǒng)的恢復(fù)時間很短，具有很好的快速性，在一定時間后能夠達到新的穩(wěn)態(tài)，說明系統(tǒng)穩(wěn)定性良好。第22頁(共24頁)四、設(shè)計心得體會這次電力