實驗四的資料

信息工程學院11級應用電子技術（4）班吳曉強3111002716實驗四雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)實驗一、實驗目的（1）了解閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。（2）掌握雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)的調試步驟、方法及參數(shù)的整定。（3）研究調節(jié)器參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。二、實驗所需掛件及附件序號型號備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。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”等幾個模塊。4DJK04電機調速控制實驗I該掛件包含“給定”，“電流調節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。5DJK08可調電阻、電容箱6DD03-2電機導軌﹑測速發(fā)電機及轉速表7DJ13-1直流發(fā)電機8DJ15直流并勵電動機9D42三相可調電阻10慢掃描示波器自備11萬用表自備三、實驗線路及原理許多生產機械，由于加工和運行的要求，使電動機經常處于起動、制動、反轉的過渡過程中，因此起動和制動過程的時間在很大程度上決定了生產機械的生產效率。為縮短這一部分時間，僅采用PI調節(jié)器的轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)，其性能還不很令人滿意。雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)是由速度調節(jié)器和電流調節(jié)器進行綜合調節(jié)，可獲得良好的靜、動態(tài)性能（兩個調節(jié)器均采用PI調節(jié)器），由于調整系統(tǒng)的主要參量為轉速，故將轉速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣可以抑制電網電壓擾動對轉速的影響。實驗系統(tǒng)的原理框圖組成如下：啟動時，加入給定電壓Ug，“速度調節(jié)器”和“電流調節(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，直到電機轉速達到給定轉速(即Ug=Ufn)，并在出現(xiàn)超調后，“速度調節(jié)器”和“電流調節(jié)器”退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉速值下運行。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速?！八俣日{節(jié)器”、“電流調節(jié)器”均設有限幅環(huán)節(jié)，“速度調節(jié)器”的輸出作為“電流調節(jié)器”的給定，利用“速度調節(jié)器”的輸出限幅可達到限制啟動電流的目的?！半娏髡{節(jié)器”的輸出作為“觸發(fā)電路”的控制電壓Uct，利用“電流調節(jié)器”的輸出限幅可達到限制αmax的目的。在本實驗中DJK04上的“調節(jié)器I”做為“速度調節(jié)器”使用，“調節(jié)器II”做為“電流調節(jié)器”使用；若使用DD03-4不銹鋼電機導軌、渦流測功機及光碼盤測速系統(tǒng)和D55-4智能電機特性測試及控制系統(tǒng)兩者來完成電機加載請詳見附錄相關內容。四、實驗內容(1)各控制單元調試。(2)測定電流反饋系數(shù)β、轉速反饋系數(shù)α。(3)測定開環(huán)機械特性及高、低轉速時系統(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、記錄系統(tǒng)動態(tài)波形。五、實驗方法(1)雙閉環(huán)調速系統(tǒng)調試原則①先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調好，然后才能組成系統(tǒng)。②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速均為負反饋后，才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。③先內環(huán)，后外環(huán)，即先調試電流內環(huán)，然后調試轉速外環(huán)。④先調整穩(wěn)態(tài)精度，后調整動態(tài)指標。(2)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調試①打開DJK01總電源開關，操作“電源控制屏”上的“三相電網電壓指示”開關，觀察輸入的三相電網電壓是否平衡。②將DJK01“電源控制屏”上“調速電源選擇開關”撥至“直流調速”側。③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，撥動“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關，使“窄”的發(fā)光管亮。電動機的電樞電流波形電動機的轉速波形六、實驗結果(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出閉環(huán)控制特性曲線n=f(Ug)。(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出兩種轉速時的閉環(huán)機械特性n=f(Id)。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出系統(tǒng)開環(huán)機械特性n=f(Id)。七、思考題(1)為什么雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中使用的調節(jié)器均為PI調節(jié)器?答：當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差,為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。(2)轉速負反饋的極性如果接反會產生什么現(xiàn)象?答：轉速負反饋的極性如果接反就會形成正反饋，使系統(tǒng)失去調節(jié)轉速作用，甚至造成失控(3)雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中哪些參數(shù)的變化會引起電動機轉速的改變?哪些參數(shù)的變化會引起電動機最大電流的變化?答：當改變給定或磁通及改變反饋通路的系數(shù)可以改變轉速，負載擾動與電網電壓波動則可通過自動調節(jié)使轉速回來原來的值。轉速調節(jié)器輸出限幅值決定電動機允許的最大電流