實(shí)驗(yàn)報(bào)告

專業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化姓名： 學(xué)號(hào)： 日期： 2015.5 地點(diǎn)：教二115課程名稱： 電機(jī)控制 指導(dǎo)老師: 成績： 實(shí)驗(yàn)名稱：雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)類型:__同組學(xué)生姓名： 一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┤?、主要儀器設(shè)備（必填）五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理七、討論、心得二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．深化對雙閉環(huán)、不可逆晶閘管—直流調(diào)速系統(tǒng)原理、組成、部件調(diào)試及實(shí)驗(yàn)方法的了解和掌握。2．對比開環(huán)、閉環(huán)靜態(tài)機(jī)械特性的差異，學(xué)習(xí)機(jī)械特性的描述及量化指標(biāo)的計(jì)算。3．研究調(diào)節(jié)器參數(shù)對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。二．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理1、實(shí)驗(yàn)原理：雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)由電流和轉(zhuǎn)速兩個(gè)調(diào)節(jié)器綜合調(diào)節(jié)，由于調(diào)速系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故轉(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，這樣可抑制

電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對轉(zhuǎn)速的影響，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成如下圖所示。系統(tǒng)工作時(shí)，先給電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，改變給定電壓Ug的大小既可以方便地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。ASR.ACR均設(shè)有限幅環(huán)節(jié),ASR的輸出作為ACR的給定,利用ASR的輸出限幅可以達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的，ACR的輸出作為移相觸發(fā)電路GT的控制電壓，利用ACR的輸出限幅可以達(dá)到限制amin的目的。起動(dòng)時(shí)，當(dāng)加入給定電壓Ug后，ASR即飽和輸出，使電動(dòng)機(jī)以限定的最大起動(dòng)電流加速起動(dòng)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定（即Ug=Ufn），并在出現(xiàn)超調(diào)后，ASR退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速的數(shù)值上。ACR_L.—,?

g:5?JATQASRFBK圖1實(shí)驗(yàn)原理圖FBT◎圖2實(shí)驗(yàn)接線圖M2),kAS9n1一國4嚴(yán)4r一 2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1).單元整定①鋸齒波移相觸發(fā)系統(tǒng)脈沖零位調(diào)整pi調(diào)節(jié)器調(diào)零pi調(diào)節(jié)器的限幅調(diào)零2).機(jī)械特性測試開環(huán)n=1400r/min，n=f(id)閉環(huán)n=1400r/min，n=f(id)n=800r/min，n=f(id)3)?閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定。4).觀察、記錄系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備MCL現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控屏直流電動(dòng)機(jī)—測功機(jī)—測速發(fā)電機(jī)給定.零速封鎖器.速度變換器.速度調(diào)節(jié)器.電流調(diào)節(jié)器組件掛箱雙蹤記憶示波器數(shù)字式萬用表實(shí)驗(yàn)操作步驟線路連接㈠主電路(1)SCR整流橋——用I組VT1~VT6使用內(nèi)部鋸齒波移相觸發(fā)脈沖必須:①Ublf接地(I組觸發(fā)脈沖處，左側(cè))②給定G須與FBS地相連(2)電樞平波電抗器接L=700~1000mH(3)注意用強(qiáng)電接線(粗接線柱)(5)直流實(shí)驗(yàn)的輸入交流電壓調(diào)至220V(6)額定電流IdN=1A,電流表用表口(5A表)(7)負(fù)載為測功機(jī)，注意負(fù)載調(diào)節(jié)為“轉(zhuǎn)矩”(8)直流電壓表量程300V，直流電流表量程5A㈡控制回路(1)給定G(3)零速封鎖器DZS(2)速度變換器FBS(5)速度調(diào)節(jié)器ASR(4)電流反饋與保護(hù)(FBC+FA)(6)電流調(diào)節(jié)器ACR(7)觸發(fā)器(Uct+Ublf)㈢接線(1)區(qū)分功率線及控制線(接頭不同)(2)盡量接短線(先用短線)(3)三相輸入套管線注意相序(顏色)對應(yīng)(4)FBS并電容，抗振蕩(5)連接G與FBS地線(6)轉(zhuǎn)速閉環(huán)線的連接(7)經(jīng)檢查方能做實(shí)驗(yàn)單元部件調(diào)試【1】脈沖零位調(diào)整①脈沖零位定義移相電壓Uct=O時(shí)a的位置不可逆系統(tǒng)a=90°②做法IUct接地（=0）II帶地線第一通道觀察鋸齒波無地線第二通道觀察雙脈沖III兩通道斷續(xù)掃描IV注意相序U相：Ug1,4相：Ug3，6W相：Ug5，2調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，使呈VI以后固定Ub不動(dòng)（靠Uct移a）【2】測amin=O°ACR限幅值去掉Uct接地,接入正給定G增加Uct，使a=0°用萬用表記下此時(shí)Uct值，作為ACR正限幅【3】PI調(diào)節(jié)器調(diào)零步驟輸入接地（ASR為2端，ACR為3/5端）短接反饋電容，使成P調(diào)節(jié)器（ASR為5、6端短接,ACR為9、10端短接）激活調(diào)節(jié)器（ASR4端、ACR8端接-15V）④輸出接萬用表mV檔⑤調(diào)節(jié)RP5使輸出為0（以后不動(dòng)）【4】PI調(diào)節(jié)器調(diào)限幅步驟接入給定（ASR為2端ACR為3/5端）約1V除反饋電容短接線，使成PI調(diào)節(jié)器激活調(diào)節(jié)器（ASR4端、ACR8端接-15V）輸出接萬用表20V檔按正給定調(diào)負(fù)限幅RP2,按負(fù)給定調(diào)正限幅RP1?輸出要求:ASR為+-6V,ACR為-0.7V五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1、開環(huán)外特性的測定（1）控制電壓Uct由給定器輸出Ug直接接入,合上測功機(jī)的"突加給定”開關(guān)。（2）逐漸增加給定電壓Ug,使電機(jī)啟動(dòng)、升速，調(diào)節(jié)Ug測功機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕，使電動(dòng)機(jī)電流Id=Ied,轉(zhuǎn)速n=ned。（3）調(diào)節(jié)測功機(jī)的加載旋鈕，改變負(fù)載，即可測出系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（Id），記錄于下表中。n(r/min)14171444148115051552160416521697IQ0.90.810.690.470.400.320.190.08

負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)幾乎相等，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，所以負(fù)載與電樞電流成正比，當(dāng)電樞電流增大時(shí)，也就是負(fù)載增大時(shí)，轉(zhuǎn)速線性下降，滿足理論要求。2、閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性n=fQd)的測定(1)電動(dòng)機(jī)先空載，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定電壓Ug使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值,n=1400r/min;調(diào)節(jié)測功機(jī)加載旋鈕,逐漸改變負(fù)載,直至Id<=Ied,即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n二f(Id),并記錄于下表中。(2)降低Ug，使Id=Ied,再測試n=1000r/min時(shí)的靜態(tài)特性曲線記錄于下表中。n(r/min)14331430143114331436Id(A)0.640.490.350.250.07n(r/min)1193119611981201Id(A)0.490.310.190.06

從上面兩圖可以看出，閉環(huán)控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性與開環(huán)的有很大的不同，在電流(也就是負(fù)載)變化的過程中，轉(zhuǎn)速基本保持不變，只是小幅下降。這就體現(xiàn)了閉環(huán)控制系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)作用。3、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的觀察(1)突加給定Ug時(shí)電機(jī)電樞電流的波形和轉(zhuǎn)速波形

圖6突加給定Ug時(shí)電機(jī)電樞電流的波形和轉(zhuǎn)速波形上圖中上面那個(gè)波形代表電樞電流波形，下面那個(gè)波形代表轉(zhuǎn)速波形?？梢钥闯鐾患愚D(zhuǎn)速給定電壓后，電樞電流突然增大，轉(zhuǎn)速也隨之快速上升。電樞電流和轉(zhuǎn)速經(jīng)過幾次振蕩趨于平穩(wěn)。（2）空載時(shí)突加負(fù)載、突減負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形圖7空載時(shí)突加負(fù)載、突減負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形上圖中上面那個(gè)波形代表電樞電流波形，下面那個(gè)波形代表轉(zhuǎn)速波形。突加額定負(fù)載后，電樞電流增大，而轉(zhuǎn)速略有下降，但是經(jīng)過調(diào)節(jié)后，轉(zhuǎn)速基本保持原來的數(shù)值不變。突卸負(fù)載后，電樞電流下降，轉(zhuǎn)速先略有上升，然后基本保持原來的數(shù)值不變。分析：負(fù)載突然增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速將下降，于是速度反饋電壓將小于給定電壓，在速度調(diào)節(jié)器輸入端出現(xiàn)正的偏差電壓，經(jīng)過調(diào)節(jié)器的作用將使電流調(diào)節(jié)器的給定電流增大，整流橋的移相角前移，增大，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩增大。當(dāng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速又回升，使接近原來的給定電壓。由于速度調(diào)節(jié)器是比例積分調(diào)節(jié)器，即使它的輸入信號(hào)又趨于平衡，但只要在調(diào)節(jié)的過程中反饋電壓和給定電壓之間一度出現(xiàn)偏差，經(jīng)過積分，它就會(huì)改變調(diào)節(jié)器的輸出，使電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)變化。一般經(jīng)過一、二次調(diào)整和振蕩，最后能在的條件下重新達(dá)到平衡。突減負(fù)載過程分析方法同突加負(fù)載。圖8突加、突減負(fù)載的SIMULINK仿真波形

第一個(gè)突變階段為突減負(fù)載，第二個(gè)突變

階段為突加負(fù)載六、思考題(1)為什么雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中使用的調(diào)節(jié)器均為PI調(diào)節(jié)器？其實(shí)也可以使用其他類型的調(diào)節(jié)器，但是PI調(diào)節(jié)器具有更好的調(diào)節(jié)效果,它很適合用于直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。(2)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋線的極性如果接反會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？轉(zhuǎn)速負(fù)反饋線的極性如果接反，那么將變成轉(zhuǎn)速正反饋，如果當(dāng)前轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速值，那么轉(zhuǎn)速將一直減??；如果當(dāng)前轉(zhuǎn)速高于給定轉(zhuǎn)速值，那么轉(zhuǎn)速將一直增大到失控。所以極性接反會(huì)很危險(xiǎn)。(3)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變？哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)最大電流的變化？轉(zhuǎn)速給定電壓的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；勵(lì)磁的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)最大電流的變化。七、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)本次實(shí)驗(yàn)是在學(xué)習(xí)直流電機(jī)的速度電流雙閉環(huán)調(diào)速的理論知識(shí)后進(jìn)行的驗(yàn)證