專業：電氣工程與自動化姓名： _ _學號： 日期： 2015.5 地點： 教二115 實驗報告課程名稱： 電機控制 指導老師：_ _成績：_實驗名稱：雙閉環晶閘管不可逆直流調速系統 實驗類型：_同組學生姓名： 一、實驗目的和要求（必填）二、實驗內容和原理（必填）三、主要儀器設備（必填）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數據記錄和處理六、實驗結果與分析（必填）七、討論、心得一實驗目的 1深化對雙閉環、不可逆晶閘管直流調速系統原理、組成、部件調試及實驗方法的了解和掌握 。2對比開環、閉環靜態機械特性的差異，學習機械特性的描述及量化指標的計算。3研究調節器參數對系統動態特性的影響。二實驗內容和原理 1、實驗原理：雙閉環晶閘管不可逆直流調速系統由電流和轉速兩個調節器綜合調節，由于調速系統的主要參量為轉速，故轉速環作為主環放在外面，電流環作為副環放在里面，這樣可抑制電網電壓擾動對轉速的影響，實驗系統的組成如下圖所示。 系統工作時，先給電動機加勵磁，改變給定電壓Ug的大小既可以方便地改變電機的轉速。ASR.ACR 均設有限幅環節，ASR 的輸出作為 ACR 的給定，利用 ASR 的輸出限幅可以達到限制起動電流的目的，ACR 的輸出作為移相觸發電路 GT 的控制電壓，利用 ACR 的輸出限幅可以達到限制min的目的。 起動時，當加入給定電壓 Ug 后，ASR 即飽和輸出，使電動機以限定的最大起動電流加速起動，直到電機轉速達到給定(即 Ug=Ufn)，并在出現超調后，ASR 退出飽和，最后穩定在略低于給定轉速的數值上。圖1 實驗原理圖圖2 實驗接線圖2、實驗內容：1）.單元整定 鋸齒波移相觸發系統脈沖零位調整 PI調節器調零 PI調節器的限幅調零 2）.機械特性測試 開環 n=1400r/min， n=f(Id) 閉環 n=1400r/min， n=f(Id) n= 800r/min， n=f(Id)3）.閉環控制特性n=f(Ug)的測定。4）.觀察、記錄系統動態波形。三.實驗儀器設備 1.MCL現代運動控制技術實驗臺主控屏2.直流電動機測功機測速發電機 3.給定.零速封鎖器.速度變換器.速度調節器.電流調節器組件掛箱4.雙蹤記憶示波器 5.數字式萬用表四.實驗操作步驟 1.線路連接 主電路 （1）SCR 整流橋用 I 組 VT1 VT6 使用內部鋸齒波移相觸發脈沖 必須: U blf 接地（I 組觸發脈沖處，左側） 給定 G 須與FBS 地相連 （2）電樞平波電抗器接 L=700 1000mH （3）注意用強電接線(粗接線柱) （5）直流實驗的輸入交流電壓調至 220V （6）額定電流 IdN =1A，電流表用表 (5A表） （7）負載為測功機，注意負載調節為“轉矩” （8）直流電壓表量程300V，直流電流表量程 5A 控制回路 （1）給定 G （3）零速封鎖器 DZS （2）速度變換器 FBS （5）速度調節器 ASR （4）電流反饋與保護（FBC+FA） （6）電流調節器 ACR （7）觸發器（Uct+Ublf ） 接線 （1）區分功率線及控制線（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（4）FBS 并電容，抗振蕩 （5）連接 G與 FBS 地線 （6）轉速閉環線的連接 （7）經檢查方能做實驗 2.單元部件調試 【1】脈沖零位調整 脈沖零位定義 移相電壓 Uct=0 時的位置 不可逆系統=90 做法 I Uct 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 兩通道斷續掃描 IV 注意相序 U 相：U g1，4 V 相：Ug 3，6 W 相：Ug 5，2 V 調節偏移電壓 Ub，使呈 VI 以后固定Ub 不動（靠 Uct移） 【2】測min=0ACR限幅值 去掉 Uct接地，接入正給定G 增加 Uct，使=0 用萬用表記下此時 Uct 值，作為 ACR正限幅【3】PI 調節器調零 步驟 輸入接地（ ASR為 2 端，ACR為 3/5端） 短接反饋電容，使成P 調節器（ASR為 5、6端短接，ACR 為 9、10 端短接） 激活調節器（ASR4端、ACR8端接-15V） 輸出接萬用表 mV檔 調節 RP5 使輸出為 0（以后不動）【4】PI 調節器調限幅 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調節器 激活調節器（ASR4端、ACR8端接-15V） 輸出接萬用表 20V檔 按正給定調負限幅 RP2，按負給定調正限幅 RP1.輸出要求:ASR為+-6V，ACR為-0.7V五、實驗數據記錄及處理1、開環外特性的測定（1）控制電壓Uct由給定器輸出Ug直接接入，合上測功機的“突加給定”開關。（2）逐漸增加給定電壓Ug,使電機啟動、升速，調節Ug測功機的轉矩設定旋鈕，使電動機電流Id=Ied,轉速n=ned。（3）調節測功機的加載旋鈕，改變負載，即可測出系統的開環外特性n=f(Id)，記錄于下表中。n(r/min)14171444148115051552160416521697Id(A)0.90.810.690.470.400.320.190.08圖3 開環靜態特性曲線負載轉矩與電磁轉幾乎相等，電磁轉矩與電樞電流成正比，所以負載與電樞電流成正比，當電樞電流增大時，也就是負載增大時，轉速線性下降，滿足理論要求。2、閉環系統機械特性n=f(Id)的測定（1）電動機先空載，調節轉速給定電壓Ug使電動機轉速接近額定值，n=1400r/min；調節測功機加載旋鈕，逐漸改變負載，直至Id=Ied,即可測出系統靜態特性曲線n=f(Id)，并記錄于下表中。（2）降低Ug，使Id=Ied，再測試n=1000r/min時的靜態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圖4 n=1400r/min時系統的靜態特性曲線圖 5 n=1000r/min時系統的靜態特性曲線從上面兩圖可以看出，閉環控制系統的靜態特性與開環的有很大的不同，在電流（也就是負載）變化的過程中，轉速基本保持不變，只是小幅下降。這就體現了閉環控制系統對轉速的調節作用。3、系統動態特性的觀察（1）突加給定Ug時電機電樞電流的波形和轉速波形圖6突加給定Ug時電機電樞電流的波形和轉速波形上圖中上面那個波形代表電樞電流波形，下面那個波形代表轉速波形。可以看出突加轉速給定電壓后，電樞電流突然增大，轉速也隨之快速上升。電樞電流和轉速經過幾次振蕩趨于平穩。（2）空載時突加負載、突減負載時電動機電樞電流波形和轉速波形圖7空載時突加負載、突減負載時電動機電樞電流波形和轉速波形上圖中上面那個波形代表電樞電流波形，下面那個波形代表轉速波形。突加額定負載后，電樞電流增大，而轉速略有下降，但是經過調節后，轉速基本保持原來的數值不變。突卸負載后，電樞電流下降，轉速先略有上升，然后基本保持原來的數值不變。分析：負載突然增加，電機轉速將下降，于是速度反饋電壓 將小于給定電壓 ，在速度調節器輸入端出現正的偏差電壓，經過調節器的作用將使電流調節器的給定電流增大，整流橋的移相角前移， 增大，電機電磁轉矩增大。當 時，電機轉速又回升，使 接近原來的給定電壓 。由于速度調節器是比例積分調節器，即使它的輸入信號又趨于平衡，但只要在調節的過程中反饋電壓 和給定電壓 之間一度出現偏差，經過積分，它就會改變調節器的輸出，使電機的電流和轉矩出現變化。一般經過一、二次調整和振蕩，最后能在 的條件下重新達到平衡。突減負載過程分析方法同突加負載。圖8 突加、突減負載的SIMULINK仿真波形第一個突變階段為突減負載，第二個突變階段為突加負載六、思考題（1）為什么雙閉環直流調速系統中使用的調節器均為PI調節器？其實也可以使用其他類型的調節器，但是PI調節器具有更好的調節效果，它很適合用于直流電機的調速系統。（2）轉速負反饋線的極性如果接反會發生什么現象？轉速負反饋線的極性如果接反，那么將變成轉速正反饋，如果當前轉速低于給定轉速值，那么轉速將一直減小；如果當前轉速高于給定轉速值，那么轉速將一直增大到失控。所以極性接反會很危險。（3）雙閉環直流調速系統中哪些參數的變化會引起電動機轉速的改變？哪些參數的變化會引起電動機最大電流的變化？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。七、實驗心得與體會本次實驗是在學習直流電機的速度電流雙閉環調速的理論知識后進行