1、實驗三 恒壓頻比控制的變頻調速系統實驗一. 實驗目的：1. 了解恒壓頻比控制的變頻調速系統的組成。2. 掌握微處理器控制的變頻器與電機特性相關的一些重要參數的設定。3. 了解波形形成的原理，觀察電壓空間矢量波形。4. 深入了解恒壓頻比控制的機理。通過實驗初步學會使用變頻器。二. 系統的組成及工作原理：圖3怛壓頻比控制的變頻調速系統原理圖（二）工作原理1. 由界步電動機轉速公式：斤二型（1-£）可知，如果均勻地改變其定子供電頻率刀,就可平滑地調節其轉速刀,同時希望保持電機中每極磁通量為額定值。在額定轉 速下調速，若磁通下降：則電磁轉矩將減小，另外隨著最大電磁轉矩的下降，則可造成 堵轉；

2、若使磁通上升：則會使磁極磁路飽和，勵磁電流迅速上升，導致鐵損人量增加， 鐵心嚴重過熱，效率人人降低，繞紐絕緣降低，羨至燒毀電機。因此調速過程屮，不僅 耍改變力，而n耍保持（控制）磁通恒定。2. 異步電動機每相電動勢的有效值：域=4.44/“心|卄 其中：m定子每 相繞組匝數，基波繞組系數，offi：每極氣隙磁通最。由前面的公式可知，只要保 持e”為常數，即可達到控制磁通4的冃的。三.實驗所需設備:1.交流電動機(732 04)2.pwm控制單元(735 291 )3.變頻器主電路單元(735 297 )4.轉速、轉矩測控單元(731 85)5.四通道隔離放人器(735 261)6.數字示波器(

3、ds-1042c)7.磁粉制動器(731 84)8.多功能電流、電壓表(727 01)9.給定信號發生器(734 02)四.實驗內容及步驟：（一）認識設備，接線組成恒壓頻比控制的變頻調速系統參照圖3、4進行接線、組成恒壓頻比控制的變頻調速系統，（注意：連接導線應 該注意顏色搭配，僅安全接地線用黃/綠顏色導線。經指導教師檢査后，方町通電）。 并將一塊（727 01）電流、電壓表設為交流電壓表接于變頻器的u、v相間，而另一塊（727 01）設為交流電流表串接于u相，再將測速機電壓引人731 85的tacho u 0（二）設置變頻器參數735 291單元通電后用display mode鍵選擇參數菜單

4、，用f , !鍵按下表對各參 數進行設置。（注意：系統參數設置后逆變器不耍輕易斷電，因為旦斷電后吐參 數保持不住，需要重新設：s。）參數表:菜單參數名稱參數設置pp測額定功率0. 3kw0unom額定電壓230v1inom額矩電流0. 75a2fnom額定頻率501iz4i限制電流6a5f um限制頻率80hz6tr刑斜坡時間2. os9ustart起始電壓ov；au/f恒壓頻比230/50=4. 6bmodul模式11 (正弦 pwm)（三）測繪v/f曲線當flilo逐點增至80hz時，記錄各點f值和所対應的電壓值并繪出v/f曲線。f(hz)0510152025303540455055606

5、5707580v (v)（四）觀察記錄變頻器輸出波形和電壓空間矢量波形1. 觀察記錄變頻器輸出的pwm波形a觀察記錄局部pwm波形設置：示波器：設為雙信道方式，選display鈕，設顯示類型為點方式。掃描頻率為50“$, y軸增益為2v；。四通道隔離放大器（735 261 ）：下方的開關mulipltexer設為上 方向。示波器ch2通道接于四通道隔離放大器（735 261）的下方笫二個輸出口 觀察并記錄f=25hz左右時變頻器三相輸出的載波頻率下的波形、注意三相瞬 態脈寬波形是否等寬，在示波器打描頻率微調旋鈕順時針歸零后，用示波器測量 載波頻率的周期并計算出載波頻率f。b觀察整體pwm波形先

6、將示波器chi、ch2兩通道分別接于四通道隔離放大器（735 261）的a. b 輸出口，示波器掃描時間設為5ms。觀察并記錄f=40hz左右變頻器三相輸出的調制波周期下的波形、注意觀察 調制波周期內載波脈寬按正弦波規律分布情況（用長、短線段、點表示波形亮暗 的過度，注意亮暗過渡和三相pwm波形的相位差）。最后從示波器上讀出調制波 的近似周期。f =t =載波周期下的pwm波形調制波周期k pwm的波形1.觀察并記錄變頻器參數b分別為11 （正弦pwm）、41（方波pwm）兩種模式下的電壓空間矢量波形:y4正弦pwm電壓空間矢量圖方波pwm電壓空間矢量圖設置：f=40hz左右、示波器：選men

7、u鍵時基設為設為x-y輸入方式；四通道 隔離放大器（735 261）：下方的開關space vecter設為下方向;chk ch2分別接于 四通道隔離放人器（735 261）下方的第1、2兩個端口。觀察并繪出：當模式分別為11（正弦pwm）和41（方波pwm）時，電壓空間矢量波 形應分別為園形和正六邊形。（五）測繪恒壓頻比控制的變頻調速系統的負載特性先將模式選為11、設定f二50,并啟動轉速、轉矩測控單元（731 85）o當負 載以0. lnm為單位從小到人逐點增加肓至堵轉時，逐點記錄轉矩及對應的轉數值 并繪出n = f （ t ）曲線。t(nm)n(min)（六）觀察、分析啟動電壓在低頻啟動

8、時對系統的影響：負載為輕載，f設置為5 hz左右時，由于電動機定子繞組壓降的影響，造成 電機啟動困難。此時應增加啟動電壓（參數9）進行低頻電壓補償，提升低頻段 的轉矩，同時觀察電機的連軸節處至電機可以運轉為止。分析低頻啟動困難的原 因、理解啟動電壓這一參數的作用，并繪出這條增加啟動電壓后的v/f曲線（方 法、要求同三，為了便于対照，可把兩條v/f曲線畫在同一個處標上）。f(hz)05101520253035404550556065707580v (v)ustart -五.思考題1. 實驗屮觀察的載波頻率下的u、v、w三相pwm波形是否應該等寬？為什么？2. 設迸或提高起始電壓ustart的目的

9、是什么？實驗四轉速閉環的交流調速系統一.實驗目的（一）了解轉速閉環pid控制的變頻調速系統的組成。（二）進一步了解ptd控制單元在轉速閉環系統中的作用。（三）進一步了解系統在突加給定啟動過程屮及在受負載擾動時的動態特性。（四）初步掌握轉速閉壞的交流調速系統速度環節的調試及參數整定方法。二.系統的組成及工作原理（一）系統的組成由恒壓頻比變頻器、pid控制單元、給定單元、測速發電機和轉速、轉矩控制單元組 成了轉速閉環的交流調速系統。圖5轉速閉環的交流調速系統原理圖（二）工作原理1. 系統的運動方程：t-t, = 由公式得：動態性能取決于控制7；的能力。np at2 .交流界步電動機電磁轉矩方程：r

10、e = cma）mr2 cos«92 ->町+（以；2）23其屮：5弋訃kn、，叭二 sj, ktn穩定運行時，s很小，g,很小，一般為5的2%5%,即厶；vv/?；,這吋，7>心：與，貝i：s很/?2小，維持皿不變,=嚴叭,即控制®即控制7>3. 工作原理起動過程：轉速調節器的輸出使上升。恒壓頻比控制保證在起動過程中川恒 定；當0上升到asr退出飽和，q：由町叭下降到te=tl的對應值上（3嚴0 ）電機穩定運行在對應6/的轉速c上。負載變化：突加負載7；則引起電機轉速0下降，使0<川，asr輸出開始上升, 只要則asr 一直正向積分，致使電機很快加

11、速，直到q；=dmax，使te = 7；max o當轉速恢復到時，asr開始反向積分，；max下降，最終達到co" 重新進入穩態，實現了轉速無靜差調節。三.實驗所需設備1.交流電動機(732 04)2.pwm控制單元(735 291)3.變頻器主電路單元(735 297)4.pid控制器(734 061)5.數字示波器(ds-104206.轉速、轉業測控單元(731 85)7.磁粉剎車裝置(731 84)8.多功能電流、電壓表(727 01)9.給定信號發生器(734 02)10.四通道隔離放人器(735 261)11.放大器(734 19)四實驗內容（一）連線組成轉速閉環的交流調速

12、系統并設置部分變頻器參數按圖6連線。接線經過檢杳無謀示合閘通電，再按參數表內所列參數對變頻器行 設置。注意：一旦變頻器通電后,無特殊悄況不耍輕易關掉其電源,因為重新上電后一些參數不 能保持需重新設置。參數表:菜單1參數名稱參數設置 0 1%230v1inom1. 35a2fxom50hz§flim100hz6tkahp0. is*i*r12v/a9ustart16vbmodul11c |ihjgn1.00a（二）調整轉速反饋系數a調整轉速給定u,至最大，電機運行至n二2000r/min時，通過調整放人器（734 19） 的放人系數，使得u孑*二10v。（三）設置合適的pid參數（參數

13、整定）1. 調整iv、山兩個量在示波器上的位置和幅值首先應先調整好四通道隔離放大器和示波器的位移。即先在u；=0. n二0時用a、 b兩個通道的位移旋鈕將兩條掃描線調重合、并且放置于示波器屏幕下方的柵格 ±o啟動電機閉環運行在n=1000r/min后，再用四通道隔離放大器的a、b兩個通 道的增益旋鈕調整，使得吋、山的幅值為5個柵格、兩條線重合（此時示波器的y通道增益一般應在2v檔)。2. 調整p、i參數然后先暫將pid控制單元(734 061)的微分壞節關掉，關掉給定后再做突加 給定啟動，觀察iv和0.的動態波形,并通過反復仔細調整kp (比例)和tn(積 分)的粗調和細調旋鈕、突加

14、給定啟動后觀察速度曲線，直至系統具有加速快、 超調量較小、棊本無振蕩為止。3. 調整微分參d將pid控制單元(734 061)的微分環節的開關設為0n,調節微分參數至基木 無超調。(四) 觀察記錄加、減速速度曲線和突加負載擾動時的動態響應過程1. 階躍給定，u；=5v左右使n=1000r/min.輕載啟動。觀察記錄：速度給定un*和速度反饋山的動態波形及調節時間。以萬川表測量穩態時轉速給定iv和轉速反饋山的電壓值。2. 突減給定至0v、電機轉速由looor/min減至零。 觀察記錄：速度給定un*和速度反饋山的波形及調節時間。科5 =系統的加、減速速度曲線 t 3.在轉速 為 l()()()r

15、/min穩定運行條件下，突加().5nm左右的負載。觀察記錄：速度給定、速度反饋動態波形、動態速降和調節時間。an=at= t突加負載擾動時系統的動態波形 具體操作：先把負載在原來輕載（空載）的基礎上增加0.5nm,然后關掉731 85電源 后重新合上，在按（731 85）的reset鍵的同時觀察示波器上突加負載擾動時 iv、山的動態波形的波形，應該多次操作、仔細觀察、記錄恢復時間和動態轉 速降落值。（五）測繪開環、閉環兩條特性曲線n=f （ t ）1. 首先將系統設為開環（把變頻器735 291的給定輸入模式設為按鍵模式即可） 輕載運彳亍在n=1000r/min,負載按每次0. inm由最小

16、逐點增至1. 2nm,記錄各點的 t、n值，繪出n=f （t ）曲線。t(nm)n(r/min)2. 把負載退回至最小，系統恢復為閉環，以與上同條件下測繪一條閉環特性曲線, 并與開環曲線比較之。t(nm)n(r/min)（六）測繪控制特性曲線負載輕載狀態下，u；從零開始逐點增加，并以萬用表監測其電壓值，吋每次增加 0. 5v,記錄不同urt下對應的n值（最高轉數至！j 1500r/min）繪出n二f （iv）曲線。it (v)00. 51. 01. 52. 02. 53.()3. 54.()5.()6. 06. 57.0n(r/min)五.分析與思考1. p、1、d各參數在系統小主要各起何主要

17、作用？2. 木次轉速閉環的交流調速是否做到了轉速無靜羌？哪項實驗結果可以證明？3. 轉速環在系統中都起何主要作用？交流永磁伺服電動機驅動系統實驗一.實驗目的：1. 了解交流永磁伺服電動機的原理、結構、用途。2. 了解交流永磁伺服驅動系統的組成。3. 進一步了解交流永磁伺服驅動系統中常用的各種傳感器以及在系統中的作用。二.實驗儀器： 交流永磁伺服電動機(731 994)變頻器主電路單元(735297)永磁伺服控制單元(734 10)旋轉變壓器單元(731094)數字存儲示波器(ds 10420三.實驗原理圖四. 實驗步驟：1. 結合對工業用交流永磁伺服電動機的觀察，了解永磁伺服電動機的組成、結構。2. 觀察交流永磁伺服驅動系統的各種運行狀態，如快速啟動、停止，低速運行、可 逆運行、伺服進給等。