交直流調速系統實驗

教學課件

教學時間：2024年6月24日教學講師：XXX禁止吸煙手機靜音這不是要求，是個人習慣我們需要一個安靜的環境

本章介紹交直流調速系統的實驗內容，包括晶閘管直流調速系統參數和環節特性的測定、晶閘管直流調速系統主要單元的調試、單閉環晶閘管直流調速系統、雙閉環晶閘管不可逆直流調速系統、邏輯無環流可逆直流調速系統和雙閉環三相異步電機調壓調速系統實驗、雙閉環三相異步電機串級調速系統實驗以及單相正弦波脈寬調制SVPWM變頻調速系統等實驗。實驗一

晶閘管直流調速系統參數和環節特性的測定實驗

一、實驗目的(1)熟悉晶閘管直流調速系統的組成及其基 本結構。 (2)掌握晶閘管直流調速系統參數及反饋環 節測定方法。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”，“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電路該掛件包含“觸發電路”,“正橋功放”，“反橋功放”等幾個模塊。4DJK04電機調速控制實驗I該掛件包含“給定”，“電流調節器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。5DJK10變壓器實驗該掛件包含“三相不控整流”和“三相心式變壓器”等模塊。6DD03-2電機導軌﹑測速發電機及轉速表或者“DD03-3電機導軌﹑光碼盤測速系統及數顯轉速表”7DJ13-1直流發電機8DJ15直流并勵電動機9D42三相可調電阻10數字存儲示波器自備11萬用表自備三、實驗線路及原理

晶閘管直流調速系統由整流變壓器、晶閘管整流調速裝置、平波電抗器、電動機-發電機組等組成。 在本實驗中，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Ug作為觸發器的移相控制電壓Uct，改變Ug的大小即可改變控制角α，從而獲得可調的直流電壓，以滿足實驗要求。實驗系統的組成原理圖如圖4-1所示。實驗系統原理圖四、實驗內容測定晶閘管直流調速系統主電路總電阻值R。測定晶閘管直流調速系統主電路電感值L。測定直流電動機-直流發電機-測速發電機組的飛輪慣量GD2。測定晶閘管直流調速系統主電路電磁時間常數Td。測定直流電動機電勢常數Ce和轉矩常數CM。測定晶閘管直流調速系統機電時間常數TM。測定晶閘管觸發及整流裝置特性Ud=f(Uct)。測定測速發電機特性UTG=f(n)。五、預習要求

學習教材中有關晶閘管直流調速系統各參數的測定方法。六、實驗方法 為研究晶閘管－電動機系統，須首先了解電樞回路的總電阻R、總電感L以及系統的電磁時間常數Td與機電時間常數TM，這些參數均需通過實驗手段來測定，具體方法如下： 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RL及整流裝置的內阻Rn，即R=Ra十RL十Rn由于阻值較小，不宜用歐姆表或電橋測量，因是小電流檢測，接觸電阻影響很大，故常用直流伏安法。為測出晶閘管整流裝置的電源內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，為此應用伏安比較法，實驗線路如圖4-2所示。(1)電樞回路總電阻R的測定伏安比較法實驗線路圖

將變阻器R1、R2接入被測系統的主電路，測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉。合上S1、S2，調節給定使輸出直流電壓Ud在30%Ued～70%Ued范圍內，然后調整R2使電樞電流在80%Ied～90%Ied范圍內，讀取電流表A和電壓表V2的數值為I1、U1，則此時整流裝置的理想空載電壓為Udo=I1R+U1

調節R1使之與R2的電阻值相近，拉開開關S2，在Ud的條件下讀取電流表、電壓表的數值I2、U2，則Udo＝I2R十U2 求解(5-2)、(5-3)兩式，可得電樞回路總電阻:R＝（U2-U1）/（I1-I2） 如把電機電樞兩端短接，重復上述實驗，可得RL十Rn=(U2＇-U1＇)/(I1＇-I2＇)則電機的電樞電阻為Ra=R-(RL十Rn)。同樣，短接電抗器兩端，也可測得電抗器直流電阻RL。(2)電樞回路電感L的測定

電樞回路總電感包括電機的電樞電感La、平波電抗器電感Ld和整流變壓器漏感LB，由于LB數值很小，可以忽略，故電樞回路的等效總電感為L＝La+Ld 電感的數值可用交流伏安法測定。實驗時應給電動機加額定勵磁，并使電機堵轉，實驗線路如圖所示。測量電樞回路電感的實驗線路圖 程實驗時交流電壓由DJK01電源輸出，接DJK10的高壓端，從低壓端輸出接電機的電樞，用交流電壓表和電流表分別測出電樞兩端和電抗器上的電壓值Ua和UL及電流I,從而可得到交流阻抗Za和ZL，計算出電感值La和Ld，計算公式如下:

(3)直流電動機-發電機-測速發電機組的飛輪慣量GD2的測定

電力拖動系統的運動方式為T-Tz=(GD2/375)dn/dt式中，T為電動機的電磁轉矩，單位為N·m；Tz為負載轉矩，空載時即為空載轉矩Tk，單位為N·m，n為電機轉速，單位為rpm。電機空載自由停車時，T=0，Tz=Tk，則運動方程式為:

從而有

式中GD2的單位為N·m2；Tk可由空載功率PK(單位為W)求出:

dn/dt可以從自由停車時所得的曲線n＝f(t)求得，其實驗線路如圖圖4-4測定GD2時的實驗線路圖 電動機加額定勵磁，將電機空載啟動至穩定轉速后，測量電樞電壓Ua和電流Ia0,然后斷開給定，用數字存儲示波器記錄n=f(t)曲線，即可求取某一轉速時的Tk和dn/dt。由于空載轉矩不是常數，可以以轉速n為基準選擇若干個點，測出相應的Tk和dn/dt，以求得GD2的平均值。由于本實驗裝置的電機容量比較小，應用此法測GD2時會有一定的誤差。(4)主電路電磁時間常數Td的測定

采用電流波形法測定電樞回路電磁時間常數Td，電樞回路突加給定電壓時，電流id按指數規律上升:其電流變化曲線如圖4-5所示。當t=Td時，有圖4-5電流上升曲線圖4-6測定Td的實驗線路圖 實驗線路如圖4-6所示。電機不加勵磁，調節給定使電機電樞電流在50%Ied～90%Ied范圍內。然后保持Ug不變，將給定的S2撥到接地位置，然后撥動給定S2從接地到正電壓躍階信號，用數字存儲示波器記錄id=f（t）的波形，在波形圖上測量出當電流上升至穩定值的63.2%時的時間，即為電樞回路的電磁時間常數Td。(5)電動機電勢常數Ce和轉矩常數CM的測定 將電動機加額定勵磁，使其空載運行，改變電樞電壓Ud，測得相應的n即可由下式算出Ce:式中，Ce的單位為V/(rpm)。轉矩常數(額定磁通)CM的單位為N·m/A。CM可由Ce求出:CM=9.55Ce(6)系統機電時間常數TM的測定系統的機電時間常數可由下式計算由于TM>>Td，也可以近似地把系統看成是一階慣性環節，即 當電樞突加給定電壓時，轉速n將按指數規律上升，當n到達穩態值的63.2%時,所經過的時間即為拖動系統的機電時間常數。 測試時電樞回路中附加電阻應全部切除，突然給電樞加電壓，用數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。 實驗線路如圖4-4所示，可不接示波器。電動機加額定勵磁，逐漸增加觸發電路的控制電壓Ug，分別讀取對應的Ug、UTG、Ud、n的數值若干組，即可描繪出特性曲線Ud=f(Ug)和UTG=f(n)。 由Ud=f(Ug)曲線可求得晶閘管整流裝置的放大倍數曲線Ks=f(Ug):Ks=ΔUd/ΔUg(7)晶閘管觸發及整流裝置特Ud=f(Ug) 和測速發電機特性UTG=f(n)的測定七、實驗報告

(1)作出實驗所得的各種曲線，計算有 關參數。 (2)由Ks=f(Ug)特性，分析晶閘管裝置 的非線性現象。八、注意事項 (1)由于實驗時裝置處于開環狀態，電流和電壓 可 能有波動，可取平均讀數。 (2)由于DJK04上的過流保護整定值的限 制，在完成機電時間常數測定的實驗中，其 電 樞電壓不能加得太高。 (3)當電機堵轉時，會出現大電流，因此測量的 時 間要短，以防電機過熱。(4)在測試Ud=f(Ug)時，DJK02上的偏移電壓要 先 調到α=120°，具體方法見單閉 環直流 調 速。實驗二晶閘管直流調速系統主要單元的調試一、實驗目的

(1)熟悉直流調整系統主要單元部件的 工作原理及調速系統對其提出的要 求。(2)掌握直流調速系統主要單元部件的 調試步驟和方法。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”，“勵磁電源”等幾個模塊。2DJK04電機調速控制實驗I該掛件包含“給定”，“電流調節器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。3DJK08可調電阻、電容箱4慢掃描示波器5萬用表三、實驗內容(1)速度調節器的調試(2)電流調節器的調試(3)“零電平檢測”及“轉矩極性鑒別”的調試(4)反號器的調試(5)邏輯控制器的調試四、實驗方法

將DJK04掛件的十芯電源線與控制屏連接，打開電源開關，即可以開始實驗。

(1)速度調節器的調試 ①調節器調零 將DJK04中“速度調節器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調電阻120K接到“速度調節器”的“4”、“5”兩端，用導線將“5”、“6”短接，使“速度調節器”成為P(比例)調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節器“7”端的輸出，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。

②調整輸出正、負限幅值 把“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調節器成為PI(比例積分)調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到速度調節器的“3”端，當加一定的正給定時，調整負限幅電位器RP2，觀察輸出負電壓的變化，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，觀察調節器輸出正電壓的變化。

③測定輸入輸出特性 再將反饋網絡中的電容短接（將“5”、“6”端短接），使速度調節器為P（比例）調節器，在調節器的輸入端分別逐漸加入正負電壓，測出相應的輸出電壓，直至輸出限幅，并畫出曲線。

④觀察PI特性 拆除“5”、“6”短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規律。改變調節器的放大倍數及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。

(2)電流調節器的調試 ①調節器的調零 將DJK04中“電流調節器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調電阻13K接“電流調節器”的“8”、“9”兩端，用導線將“9”、“10”短接，使“電流調節器”成為P（比例）調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節器的“11”端，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。

②調整輸出正、負限幅值 把“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，使調節器成為PI（比例積分）調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調節器的“4”端，當加正給定時，調整負限幅電位器RP2，觀察輸出負電壓的變化，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，觀察輸出正電壓的變化。

③測定輸入輸出特性 再將反饋網絡中的電容短接（將“9”、“10”端短接），使電流調節器為P調節器，在調節器的輸入端分別逐漸加入正負電壓，測出相應的輸出電壓，直至輸出限幅，并畫出曲線。

④觀察PI特性 拆除“9”、“10”短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規律。改變調節器的放大倍數及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。

(3)“零電平檢測”及“轉矩極性鑒別”的調試 ①測定““轉矩極性鑒別”的環寬，要求環寬 為0.4～0.6伏，記錄高電平值，調節單 元中的RP1使特性滿足其要求。“轉矩極 性鑒別”要求的環從-0.25V到0.25V。

轉矩極性鑒別具體調試方法： A、調節給定Uｇ，使“轉矩極性鑒別”的“1”腳得到約0.25V電壓，調節電位器RP1，恰好使“2”端輸出從“高電平”躍變為“低電平”。 B、調節負給定從0V起調，當轉矩極性鑒別器的“2”端從“低電平”躍變為“高電平”時，檢測轉矩極性鑒別器的“1”端應為－0.25V左右，否則應調整電位器，使“2”端電平變化時，“1”端電壓大小基本相等。 ②測定“零電平檢測”的環寬，要求環寬也為0.4～ 0.6伏，調節RP1，使回環沿縱坐標右側偏離 0.2V，即環從0.2V到0.6V。 “零電平檢測”具體調試方法： A、調節給定Uｇ，使“零電平檢測”的“1”腳約0.6V 電壓，調節電位器RP1，恰好使“2”端輸出從 “1”躍變為“0”。 B、慢慢減小給定，當“零電平檢測”的“2”端從“0” 躍變為“1”時，檢測“零電平檢測”的“1”端應為 0.2V左右，否則應調整電位器。③根據測得數據，畫出兩個電平檢測器的回環。

(4)反號器的調試 測定輸入輸出比例，輸入端加入＋5V電壓，調節RP1，使輸出端為－5V。(5)邏輯控制的調試測試邏輯功能，列出真值表，真值表應符合下表：輸入UM110001UI100100輸出UZ（Uｌｆ）000111UF（Uｌｒ）111000調試方法： ①首先將“零電平檢測”、“轉矩極性鑒別”調節到位，符合其特性曲線。給定接“轉矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的Um。“零電平檢測”的輸出端接“邏輯控制”的UI,輸入端接地。②將給定的RP1、RP2電位器順時針轉到底，將S2打到運行側。 ③將S1打到正給定側，用萬用表測量“邏輯 控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端，“3”、“6”端 輸出應為高電平，“4”、“7”端輸出應為低 電平，此時將DJK04中給定部分S1開關從 正給定打到負給定側，則“3”、“6”端輸出 從高電平跳變為低電平，4”、“7”端輸出也 從低電平跳變為高電平。在跳變的過程中 用示波器觀測“5”端輸出的脈沖信號。 ④將“零電平檢測”的輸入端接高電平，此時 將DJK04中給定部分的S1開關來回扳動， “邏輯控制”的輸出應無變化。五、實驗報告

(1)畫各控制單元的調試連線圖。

(2)簡述各控制單元的調試要點實驗三單閉環不可逆直流調速系統實驗一、實驗目的

(1)了解單閉環直流調速系統的原理、 組成及各主要單元部件的原理。 (2)掌握晶閘管直流調速系統的一般調 試過程。(3)認識閉環反饋控制系統的基本特性。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”，“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電路該掛件包含“觸發電路”,“正橋功放”，“反橋功放”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﹑測速發電機及轉速表或者“DD03-3電機導軌﹑光碼盤測速系統及數顯轉速表”7DJ13-1直流發電機8DJ15直流并勵電動機9D42三相可調電阻10慢掃描示波器11萬用表三、實驗線路及原理 為了提高直流調速系統的動靜態性能指標，通常采用閉環控制系統(包括單閉環系統和多閉環系統)。對調速指標要求不高的場合，采用單閉環系統，而對調速指標較高的則采用多閉環系統。按反饋的方式不同可分為轉速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在單閉環系統中，轉速單閉環使用較多。 在本裝置中，轉速單閉環實驗是將反映轉速變化的電壓信號作為反饋信號，經“速度變換”后接到“速度調節器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較經放大后，得到移相控制電壓UCt，用作控制整流橋的“觸發電路”，觸發脈沖經功放后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變“三相全控整流”的輸出電壓，這就構成了速度負反饋閉環系統。 電機的轉速隨給定電壓變化，電機最高轉速由速度調節器的輸出限幅所決定，速度調節器采用P（比例）調節對階躍輸入有穩態誤差，要想消除上述誤差，則需將調節器換成PI(比例積分)調節。這時當“給定”恒定時，閉環系統對速度變化起到了抑制作用，當電機負載或電源電壓波動時，電機的轉速能穩定在一定的范圍內變化。 在電流單閉環中，將反映電流變化的電流互感器輸出電壓信號作為反饋信號加到“電流調節器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較，經放大后，得到移相控制電壓UCt，控制整流橋的“觸發電路”，改變“三相全控整流”的電壓輸出，從而構成了電流負反饋閉環系統。電機的最高轉速也由電流調節器的輸出限幅所決定。

同樣，電流調節器若采用P（比例）調節，對階躍輸入有穩態誤差，要消除該誤差將調節器換成PI(比例積分)調節。當“給定”恒定時，閉環系統對電樞電流變化起到了抑制作用，當電機負載或電源電壓波動時，電機的電樞電流能穩定在一定的范圍內變化。 圖4-7轉速單閉環系統原理圖

圖4-8電流單閉環系統原理圖

四、實驗內容

(1)學習DJK01“電源控制屏”的使用方 法。(2)DJK04上的基本單元的調試。(3)Uct不變時直流電動機開環特性的 測定。(4)Ud不變時直流電動機開環特性的 測定。(5)轉速單閉環直流調速系統。(6)電流單閉環直流調速系統。五、預習要求(1)復習自動控制系統(直流調速系統)教材 中有關晶閘管直流調速系統、閉環反饋 控制系統的內容。(2) 掌握調節器的工作原理。(3) 根據實驗原理圖，能畫出實驗系統的詳 細接線圖，并理解各控制單元在調速系 統中的作用。(4) 實驗時，如何能使電動機的負載從空載 (接近空載)連續地調至額定負載?六、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發電路”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“觸發脈沖指 示”鈕子開關，使“窄”的發光管亮。 ④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調節A、B、C 三相鋸齒波斜率調節電位器（在各觀測孔左 側），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。

⑤將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的 移相控制電壓Uct相接，將給定開關S2撥到接地位 置（即Uct=0），調節DJK02-1上的偏移電壓電位 器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖 觀察孔”VT1的輸出波形，使α=120°。 ⑥適當增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈 沖觀察孔”的波形，此時應觀測到單窄脈沖和雙窄脈 沖。⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電 纜，將DJK02-1的“正橋觸發脈沖輸出”端DJK02“正 橋觸發脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正 橋觸發脈 沖”的六個開關撥至“通”，觀察正橋VT1～ VT6晶閘 管門極和陰極之間的觸發脈沖是否正常。

(2)Uct不變時的直流電機開環外特性的測定 ①按接線圖分別將主回路和控制回路接好 線。DJK02-1上的移相控制電壓Uct由 DJK04上的“給定”輸出Ug直接接入，直 流發電機接負載電阻R，Ld用DJK02上 200mH，將給定的輸出調到零。 ② 先閉合勵磁電源開關，按下DJK01“電源 控制屏”啟動按鈕，使主電路輸出三相交 流電源，然后從零開始逐漸增加“給定” 電壓Ug，使電動機慢慢啟動并使轉速n 達到1200rpm。

③改變負載電阻R的阻值，使電機的電樞電流從Ied直至空載。即可測出在Uct不變時的直流電動機開環外特性n=f(Id)，測量并記錄數據于下表：

n（rpm）Id（A）

(3)Ud不變時直流電機開環外特性的測定 ①控制電壓Uct由DJK04的“給定”Ug直接接 入，直流發電機接負載電阻R，Ld用 DJK02上200mH,將給定的輸出調到零。 ②按下DJK01“電源控制屏”啟動按鈕，然后 從零開始逐漸增加給定電壓Ug，使電動 機啟動并達到1200rpm。

③改變負載電阻R，使電機的電樞電流從Ied直至空載。用電壓表監視三相全控整流輸出的直流電壓Ud,保持Ud不變(通過不斷的調節DJK04上“給定”電壓Ug來實現)，測出在Ud不變時直流電動機的開環外特性n=f(Id)，并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）

(4)基本單元部件調試 ①移相控制電壓Uct調節范圍的確定 直接將DJK04“給定”電壓Ug接入DJK02- 1移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控 整流”輸出接電阻負載R，用示波器觀察 Ud的波形。當給定電壓Ug由零調大 時，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當 Ug超過某一數值Ug＇時，Ud的波形會 出現缺相現象，這時Ud反而隨Ug的增 大而減少。 一般可確定移相控制電壓的最大允許值為Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調節范圍為0～Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax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，保證六個晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表中：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按“停止”按鈕，結束步驟。 ②調節器的調整 A、調節器的調零 將DJK04中“速度調節器”所有輸入端接 地，再將DJK08中的可調電阻40K接到 “速度調節器”的“4”、“5”兩端，用導線將 “5”、“6”短接，使“電流調節器”成為P(比 例)調節器。調節面板上的調零電位器 RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節 器“7”端的輸出，使調節器的輸出電壓盡 可能接近于零。

將DJK04中“電流調節器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調電阻13K接到“速度調節器”的“8”、“9”兩端，用導線將“9”、“10”短接，使“電流調節器”成為P（比例）調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節器的“11”端，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。 B、正負限幅值的調整 把“速度調節器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調節器成為PI(比例積分)調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉速調節器的“3”端，當加一定的正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使速度調節器的輸出正限幅為Uctmax。 把“電流調節器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，使調節器成為PI（比例積分）調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調節器的“4”端，當加正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使電流調節器的輸出正限幅為Uctmax。 C、電流反饋系數的整定 直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負載R，負載電阻放在最大值，輸出給定調到零。 按下啟動按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當Ud=220V時，減小負載的阻值，調節“電流反饋與過流保護”上的電流反饋電位器RP1，使得負載電流Id=l.3A時，“2”端If的的電流反饋電壓Ufi=6V，這時的電流反饋系數β=Ufi/Id=4.615V/A。 D、轉速反饋系數的整定 直接將“給定”電壓Ug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DJK02上的200mH，輸出給定調到零。 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，調節“速度變換”上轉速反饋電位器RP1，使得該轉速時反饋電壓Ufn=-6V，這時的轉速反饋系數α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。

(5)轉速單閉環直流調速系統 ①按圖5-7接線，在本實驗中，DJK04的 “給定”電壓Ug為負給定，轉速反饋為正 電壓，將“速度調節器”接成P（比例）調 節器或PI（比例積分）調節器。直流發 電機接負載電阻R，Ld用DJK02上 200mH，給定輸出調到零。 ②直流發電機先輕載，從零開始逐漸調大 “給定”電壓Ug，使電動機的轉速接近 n=l200rpm。

③由小到大調節直流發電機負載R，測出電動機的電樞電流Id，和電機的轉速n，直至Id=Ied，即可測出系統靜態特性曲線n=f(Id)。n（rpm）Id（A）

(6)電流單閉環直流調速系統 ①按圖5-8接線，在本實驗中，給定Ug為 負給定，電流反饋為正電壓，將“電流調 節器”接成比例（P）調節器或PI（比例 積分）調節器。直流發電機接負載電阻 R，Ld用DJK02上200mH，將給定輸出 調到零。 ② 直流發電機先輕載，從零開始逐漸調大 “給定”電壓Ug，使電動機轉速接近 n=l200rpm。③由小到大調節直流發電機負載R，測定相應的Id和n，直至電動機Id=Ied，即可測出系統靜態特性曲線n=f(Id)。n（rpm）Id（A）七、實驗報告 (1)根據實驗數據，畫出Uct不變時直流電動 機開環機械特性。(2)根據實驗數據，畫出Ud不變時直流電 動機開環機械特性。(3)根據實驗數據，畫出轉速單閉環直流調 速系統的機械特性。(4)根據實驗數據，畫出電流單閉環直流調 速系統的機械特性。(5)比較以上各種機械特性，并做出解釋。八、思考題

(l)P調節器和PI調節器在直流調速系統中 的作用有什么不同? (2)實驗中，如何確定轉速反饋的極性并把 轉速反饋正確地接入系統中?調節什么 元件能改變轉速反饋的強度? (3)改變“電流調節器”及“速度調節器”的電阻、 電容參數，對系統有什么影響？九、注意事項

(1)雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信 號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相 連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一 電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會 通過示波器外殼發生電氣短路。為此，為了 保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的 地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地 線，這樣從根本上解決了這個問題。當需要 同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找 到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于 此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能 在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發生 意外。

(2電機啟動前，應先加上電動機的勵磁， 才能使電機啟動。在啟動前必須將移相 控制電壓調到零，使整流輸出電壓為 零，這時才可以逐漸加大給定電壓，不 能在開環或速度閉環時突加給定，否則 會引起過大的啟動電流，使過流保護動 作，告警，跳閘。 (3)通電實驗時，可先用電阻作為整流橋的 負載，待確定電路能正常工作后，再換 成電動機作為負載。

(4)在連接反饋信號時，給定信號的極性必 須與反饋信號的極性相反，確保為負反 饋，否則會造成失控。(5) 直流電動機的電樞電流不要超過額定值 使用，轉速也不要超過1.2倍的額定值。 以免影響電機的使用壽命，或發生意外。(6) DJK04與DJK02-1不共地，所以實驗時 須短接DJK04與DJK02-1的地。實驗四

雙閉環晶閘管不可逆直流調速

系統實驗一、實驗目的(1)了解閉環不可逆直流調速系統的原理、組成及各主要單元部件的原理。(2)掌握雙閉環不可逆直流調速系統的調試步驟、方法及參數的整定。(3)研究調節器參數對系統動態性能的影響。二、實驗所需掛件及附件三、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調節器的轉速負反饋單閉環調速系統，其性能還不很令人滿意。雙閉環直流調速系統是由電流和轉速兩個調節器進行綜合調節，可獲得良好的靜、動態性能（兩個調節器均采用PI調節器），由于調整系統的主要參量為轉速，故將轉速環作為主環放在外面，電流環作為副環放在里面，這樣可以抑制電網電壓擾動對轉速的影響。實驗系統的原理框圖組成如下：

啟動時，加入給定電壓Ug，“速度調節器”和“電流調節器”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)，并在出現超調后，“速度調節器”和“電流調節器”退出飽和，最后穩定在略低于給定轉速值下運行。系統工作時，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。“電流調節器”、“速度調節器”均設有限幅環節，“速度調節器”的輸出作為“電流調節器”的給定，利用“速度調節器”的輸出限幅可達到限制啟動電流的目的。“電流調節器”的輸出作為“觸發電路”的控制電壓Uct，利用“電流調節器”的輸出限幅可達到限制αmax的目的。四、實驗內容

(1)各控制單元調試。 (2)測定電流反饋系數β、轉速反饋系數α。(3)測定開環機械特性及高、低轉速時系統閉環靜態特性n=f(Id)。(4)閉環控制特性n=f(Ug)的測定。(5)觀察、記錄系統動態波形五、預習要求

(1)閱讀電力拖動自動控制系統教材中有關雙閉環直流調速系統的內容，掌握雙閉環直流調速系統的工作原理。 (2)理解PI（比例積分）調節器在雙閉環直流調速系統中的作用，掌握調節器參數的選擇方法。 (3)了解調節器參數、反饋系數、濾波環節參數的變化對系統動、靜態特性的影響。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? (2)轉速負反饋的極性如果接反會產生什么現象? (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?七、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發電路”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“觸發脈沖指示”鈕子開關，使“窄”的發光管亮。 ④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調節A、B、C三相鋸齒波斜率調節電位器（在各觀測孔左側），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 ⑤將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關S2撥到接地位置（即Uct=0），調節DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=120°。 ⑥適當增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。 ⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發脈沖”的六個開關撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發脈沖是否正常。(2)雙閉環調速系統調試原則①先單元、后系統，即先將單元的參數調好，然后才能組成系統。②先開環、后閉環，即先使系統運行在開環狀態，然后在確定電流和轉速均為負反饋后，才可組成閉環系統。③先內環，后外環，即先調試電流內環，然后調試轉速外環。④先調整穩態精度，后調整動態指標。(3)控制單元調試①移相控制電壓Uct調節范圍的確定直接將DJK04給定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“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，輸出給定調到零（對DZSZ-1，將輸出電壓調至最小位置，當啟動后，再將輸出線電壓調到200V）。按下啟動按鈕，給定電壓Ug由零調大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數值Ug＇時，Ud

的波形會出現缺相的現象，這時Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調節范圍為0～Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax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，保證六個晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表中：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按停止按鈕切斷電源，結束步驟。②調節器的調零將DJK04中“速度調節器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調電阻120K接到“速度調節器”的“4”、“5”兩端，用導線將“5”、“6”短接，使“速度調節器”成為P(比例)調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節器“7”端的輸出，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中“電流調節器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調電阻13K接到“電流調節器”的“8”、“9”兩端，用導線將“9”、“10”短接，使“電流調節器”成為P（比例）調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節器的“11”端，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。③調節器正、負限幅值的調整把“速度調節器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調節器成為PI(比例積分)調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉速調節器的“3”端，當加一定的正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓為最小值即可。把“電流調節器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，使調節器成為PI（比例積分）調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調節器的“4”端，當加正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使電流調節器的輸出正限幅為Uctmax。④電流反饋系數的整定直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負載R，負載電阻放在最大值，輸出給定調到零。按下啟動按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當Ud=220V時，減小負載的阻值，調節“電流反饋與過流保護”上的電流反饋電位器RP1，使得負載電流Id=l.3A時，“2”端If的的電流反饋電壓Ufi=6V，這時的電流反饋系數β=Ufi/Id=4.615V/A。⑤轉速反饋系數的整定直接將“給定”電壓Ug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DJK02上的200mH，輸出給定調到零。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，調節“速度變換”上轉速反饋電位器RP1，使得該轉速時反饋電壓Ufn=-6V，這時的轉速反饋系數α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(4)開環外特性的測定①DJK02-1控制電壓Uct由DJK04上的給定輸出Ug直接接入，“三相全控整流”電路接電動機，Ld用DJK02上的200mH，直流發電機接負載電阻R，負載電阻放在最大值，輸出給定調到零。②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，調節Ug和R使電動機電流Id=Ied，轉速到達1200rpm。③增大負載電阻R阻值（即減小負載），可測出該系統的開環外特性n=f（Id），記錄于下表中：n（rpm）Id（A）將給定退到零，斷開勵磁電源，按下停止按鈕，結束實驗。(5)系統靜特性測試①按圖4-9接線，DJK04的給定電壓Ug輸出為正給定，轉速反饋電壓為負電壓，直流發電機接負載電阻R，Ld用DJK02上的200mH，負載電阻放在最大值，給定的輸出調到零。將速度調節器，電流調節器都接成P（比例）調節器后，接入系統，形成雙閉環不可逆系統，按下啟動按鈕，接通勵磁電源，增加給定，觀察系統能否正常運行，確認整個系統的接線正確無誤后，將“速度調節器”，“電流調節器”均恢復成PI（比例積分）調節器，構成實驗系統。(6)系統動態特性的觀察用慢掃描示波器觀察動態波形。在不同的系統參數下(“速度調節器”的增益和積分電容、“電流調節器”的增益和積分電容、“速度變換”的濾波電容)，用示波器觀察、記錄下列動態波形:①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)波形和轉速n(“速度變換”的“3”端)波形。②突加額定負載(20%IedT100%Ied)時電動機電樞電流波形和轉速波形。③突降負載(100%IedT20%Ied)時電動機的電樞電流波形和轉速波形。八、實驗報告(1)根據實驗數據，畫出閉環控制特性曲線n=f(Ug)。(2)根據實驗數據，畫出兩種轉速時的閉環機械特性n=f(Id)。(3)根據實驗數據，畫出系統開環機械特性n=f(Id)，計算靜差率，并與閉環機械特性進行比較。(4)分析系統動態波形，討論系統參數的變化對系統動、靜態性能的影響。九、注意事項(1)雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發生意外。(2)在記錄動態波形時，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統動態特性較為理想的調節器參數，再用數字存儲示波器或記憶示波器記錄動態波形。實驗五邏輯無環流可逆直流調速系統實驗一、實驗目的(1)了解、熟悉邏輯無環流可逆直流調速系統的原理和組成。(2)掌握各控制單元的原理、作用及調試方法。(3)掌握邏輯無環流可逆直流調速系統的調試步驟和方法。(4)了解邏輯無環流可逆直流調速系統的靜態特性和動態特性.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”，“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電路該掛件包含“觸發電路”,“正橋功放”，“反橋功放”等幾個模塊。4DJK04電機調速控制實驗I該掛件包含“給定”，“電流調節器”，“速度變換”，“邏輯控制”等幾個模塊。5DJK08可調電阻、電容箱6DD03-2電機導軌﹑測速發電機及轉速表或DD03-3電機導軌、光碼盤測速系統及數顯轉速表7DJ13-1直流發電機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、實驗線路及原理在此之前的晶閘管直流調速系統實驗，由于晶閘管的單向導電性，用一組晶閘管對電動機供電，只適用于不可逆運行。而在某些場合中，既要求電動機能正轉，同時也能反轉，并要求在減速時產生制動轉矩，加快制動時間。要改變電動機的轉向有以下方法，一是改變電動機電樞電流的方向，二是改變勵磁電流的方向。由于電樞回路的電感量比勵磁回路的要小，使得電樞回路有較小的時間常數。可滿足某些設備對頻繁起動，快速制動的要求。本實驗的主回路由正橋及反橋反向并聯組成，并通過邏輯控制來控制正橋和反橋的工作與關閉，并保證在同一時刻只有一組橋路工作,另一組橋路不工作，這樣就沒有環流產生。由于沒有環流,主回路不需要再設置平衡電抗器，但為了限制整流電壓幅值的脈動和盡量使整流電流連續，仍然保留了平波電抗器。該控制系統主要由“速度調節器”、“電流調節器”、“反號器”、“轉矩極性鑒別”、“零電平檢測”、“邏輯控制”、“速度變換”等環節組成。其系統原理框圖如圖4-10所示。圖4-10邏輯無環流可逆直流調速系統原理圖

“邏輯控制”的輸出取決于電機的運行狀態，正向運轉，正轉制動本橋逆變及反轉制動它橋逆變狀態，Ulf為“0”態，Ulr為“1”態，保證了正橋工作，反橋封鎖；反向運轉，反轉制動本橋逆變，正轉制動它橋逆變階段，則Ulf為“1”態，Ulr為“0”態，正橋被封鎖，反橋觸發工作。由于“邏輯控制”的作用，在邏輯無環流可逆系統中保證了任何情況下兩整流橋不會同時觸發，一組觸發工作時，另一組被封鎖，因此系統工作過程中既無直流環流也無脈動環流。四、實驗內容(1)控制單元調試。(2)系統調試。(3)正反轉機械特性n=f(Id)的測定。(4)正反轉閉環控制特性n=f(Ug)的測定。(5)系統動態特性的觀察。五、預習要求(1)閱讀電力拖動自動控制系統教材中有關邏輯無環流可逆調速系統的內容，熟悉系統原理圖和邏輯無環流可逆調速系統的工作原理。(2)掌握邏輯控制器的工作原理及其在系統中的作用。六、思考題(1)邏輯無環流可逆調速系統對邏輯控制有何要求?(2)思考邏輯無環流可逆調速系統中“推β”環節的組成原理和作用如何?七、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發電路”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“觸發脈沖指示”鈕子開關，使“窄”的發光管亮。 ④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調節A、B、C三相鋸齒波斜率調節電位器（在各觀測孔左側），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 ⑤將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關S2撥到接地位置（即Uct=0），調節DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=170°。 ⑥適當增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正、反橋觸發脈沖輸出”端和DJK02“正、反橋觸發脈沖輸入”端相連，分別將DJK02正橋和反橋觸發脈沖的六個開關撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6和反橋VT1'～VT6'的晶閘管的門極和陰極之間的觸發脈沖是否正常。

(2)邏輯無環流調速系統調試原則 ①先單元、后系統，即先將單元的參數調好，然后才能組成系統。 ②先開環、后閉環，即先使系統運行在開環狀態，然后在確定電流和轉速均為負反饋后才可組成閉環系統。 ③先雙閉環、后邏輯無環流，即先使正反橋的雙閉環正常工作，然后再組成邏輯無環流。 ④先調整穩態精度，后調動態指標。(3)控制單元調試①移相控制電壓Uct調節范圍的確定直接將DJK04給定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“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，輸出給定調到零。按下啟動按鈕，給定電壓Ug由零調大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數值Ug＇時，Ud的波形會出現缺相的現象，這時Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調節范圍為0～Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax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，保證六個晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表中：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇給定退到零，再按“停止”按鈕，結束步驟。②調節器的調零將DJK04中“速度調節器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調電阻120K接到“速度調節器”的“4”、“5”兩端，用導線將“5”、“6”短接，使“速度調節器”成為P(比例)調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節器“7”端的輸出，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中“電流調節器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調電阻13K接到“電流調節器”的“8”、“9”兩端，用導線將“9”、“10”短接，使“電流調節器”成為P（比例）調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調節器的“11”端，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。③調節器正、負限幅值的調整把“速度調節器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調節器成為PI(比例積分)調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉速調節器的“3”端，當加一定的正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓為+6V。把“電流調節器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，使調節器成為PI（比例積分）調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調節器的“4”端，當加正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使電流調節器的輸出正限幅為Uctmax。④“轉矩極性鑒別”的調試“轉矩極性鑒別”的輸出有下列要求:電機正轉，輸出UM為“1”態。電機反轉，輸出UM為“0”態。將給定輸出端接至“轉矩極性鑒別”的輸入端，同時在輸入端接上萬用表以監視輸入電壓的大小，示波器探頭接至“轉矩極性鑒別”的輸出端，觀察其輸出高、低電平的變化。“轉矩極性鑒別”的輸入輸出特性應滿足圖1-25a所示要求，其中Usr1=-0.25V，Usr2=+0.25V⑤“零電平檢測”的調試其輸出應有下列要求:主回路電流接近零，輸出UI為“1”態。主回路有電流，輸出UI為“0”態。其調整方法與“轉矩極性鑒別”的調整方法相同，輸入輸出特性應滿足圖1-25b所示要求，其中Usr1=0.2V，Usr2=0.6V。⑥“反號器”的調試A、調零（在出廠前反號器已調零，如果零漂比較大的話，用戶可自行將掛件打開調零），將反號器輸入端“1”接地，用萬用表的毫伏檔測量“2”端，觀察輸出是否為零，如果不為零，則調節線路板上的電位器使之為最小值。B、測定輸入輸出的比例，將反號器輸入端“1”接“給定”，調節“給定”輸出為5V電壓，用萬用表測量“2”端，輸出是否等于-5V電壓，如果兩者不等，則通過調節RP1使輸出等于負的輸入。再調節“給定”電壓使輸出為-5V電壓，觀測反號器輸出是否為5V。⑦“邏輯控制”的調試測試邏輯功能，列出真值表，真值表應符合下表：輸入UM110001UI100100輸出UZ（Uｌｆ）000111UF（Uｌｒ）111000調試方法：A、首先將“零電平檢測”、“轉矩極性鑒別”調節到位，符合其特性曲線。給定接“轉矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的Um。“零電平檢測”的輸出端接“邏輯控制”的UI,輸入端接地。B、將給定的RP1、RP2電位器順時針轉到底，將S2打到運行側。C、將S1打到正給定側，用萬用表測量“邏輯控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端，“3”、“6”端輸出應為高電平，“4”、“7”端輸出應為低電平，此時將DJK04中給定部分S1開關從正給定打到負給定側，則“3”、“6”端輸出從高電平跳變為低電平，“4”、“7”端輸出也從低電平跳變為高電平。在跳變的過程中的“5”，此時用示波器觀測應出現脈沖信號。D、將“零電平檢測”的輸入端接高電平，此時將DJK04中給定部分S1開關來回扳動，“邏輯控制”的輸出應無變化。⑧轉速反饋系數α和電流反饋系數β的整定直接將給定電壓Ug接入DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋接電阻負載，測量負載電流和電流反饋電壓，調節“電流反饋與過流保護”上的電流反饋電位器RP1，使得負載電流Id=l.3A時，“電流反饋與過流保護”的“2”端電流反饋電壓Ufi=6V，這時的電流反饋系數β=Ufi/Id=4.615V/A。直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動機作負載，測量直流電動機的轉速和轉速反饋電壓值，調節“速度變換”上的轉速反饋電位器RP1，使得n=150Orpm時，轉速反饋電壓Ufn=-6V，這時的轉速反饋系數α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(3)系統調試根據圖4-10接線，組成邏輯無環流可逆直流調速實驗系統，首先將控制電路接成開環（即DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04的“給定”直接提供），要注意的是Ulf,Ulr不可同時接地，由于正橋和反橋是首尾相連，當加上給定電壓時會使正橋和反橋的整流電路同時開始工作，后果是兩個整流電路直接發生短路，電流迅速增大，要么DJK04上的過流保護報警跳閘，要么燒毀保護晶閘管的保險絲，甚至還有可能會燒壞晶閘管。所以較好的方法是正橋和反橋分別進行測試。先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK04的“給定”值，使電機開始提速，觀測“三相全控整流”的輸出電壓是否能達到250V左右（這段時間一定要短，以防止電機轉速過高）。然后DJK02-1的Ulr接地，Ulf懸空，同樣慢慢增加DJK04的給定電壓值，使電機開始提速，觀測整流橋的輸出電壓是否能達到250V左右。開環測試好后，開始測試雙閉環（與前面的原因一樣，Ulf,Ulr不可同時接地）。DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04“電流調節器”的“10”端提供，先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK04的給定電壓值，觀測電機是否受控制（速度隨給定的電壓變化而變化）。正橋測試好，再測試反橋，DJK02-1的Ulr接地，Ulf懸空，同樣觀測電機是否受控制（要注意的是轉速反饋的極性必須反一下，否則電機會失控）。如果開環和閉環中正反兩橋都沒有問題的話，那就可以開始邏輯無環流的實驗。(4)機械特性n=f(Id)的測定當系統正常運行后，改變給定電壓，測出并記錄當n分別為1200rpm、800rpm時的正、反轉機械特性n=f(Id)，方法與雙閉環實驗相同。實驗時，將發電機的負載R逐漸增加（減小電阻R的阻值），使電動機負載從輕載增加到直流并勵電動機的額定負載Id=1.1A。記錄實驗數據：正轉：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）反轉：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）(6)系統動態波形的觀察用雙蹤慢掃描示波器觀察電動機電樞電流Id和轉速n的動態波形，兩個探頭分別接至“電流反饋與過流保護”的“2”端和“速度變換”的“3”端。①給定值階躍變化(正向啟動→正向停車→反向啟動→反向切換到正向→正向切換到反向→反向停車)時的Id、n的動態波形。②改變電流調節器和速度調節器的參數，觀察動態波形的變化。八、實驗報告(1)根據實驗結果，畫出正、反轉閉環控制特性曲線n=f(Ug)。(2)根據實驗結果，畫出兩種轉速時的正、反轉閉環機械特性n=f(Id)，并計算靜差率。(3)分析速度調節器、電流調節器參數變化對系統動態過程的影響。(4)分析電機從正轉切換到反轉過程中，電機經歷的工作狀態，系統能量轉換情況。九、注意事項(1)雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通過示波器外殼發生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發生意外。(2)在記錄動態波形時，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統動態特性較為理想的調節器參數，再用數字儲存式示波器記錄動態波形。(3)實驗時，應保證“邏輯控制”工作邏輯正確后才能使系統正反向切換運行。實驗六

雙閉環三相異步電機調壓調速

系統實驗一、實驗目的(1)了解并熟悉雙閉環三相異步電機調壓調速系統的原理及組成。(2)了解轉子串電阻的繞線式異步電機在調節定子電壓調速時的機械特性。(3)通過測定系統的靜態特性和動態特性，進一步理解交流調壓系統中電流環和轉速環的作用。二、實驗所需掛件及附件三、實驗線路及原理異步電動機采用調壓調速時，由于同步轉速不變和機械特性較硬，因此對普通異步電動機來說其調速范圍很有限，無實用價值，而對力矩電機或線繞式異步電動機在轉子中串入適當電阻后使機械特性變軟其調速范圍有所擴大，但在負載或電網電壓波動情況下，其轉速波動嚴重，為此常采用雙閉環調速系統。雙閉環三相異步電機調壓調速系統的主電路由三相晶閘管交流調壓器及三相繞線式異步電動機組成。控制部分由“電流調節器”、“速度變換”、“觸發電路”、“正橋功放”等組成。其系統原理框圖如圖4-11所示：整個調速系統采用了速度、電流兩個反饋控制環。這里的速度環作用基本上與直流調速系統相同，而電流環的作用則有所不同。在穩定運行情況下，電流環對電網擾動仍有較大的抗擾作用，但在啟動過程中電流環僅起限制最大電流的作用，不會出現最佳啟動的恒流特性，也不可能是恒轉矩啟動。異步電動機調壓調速系統結構簡單，采用雙閉環系統時靜差率較小，且比較容易實現正、反轉，反接和能耗制動。但在恒轉矩負載下不能長時間低速運行，因低速運行時轉差功率Ps=SPM

全部消耗在轉子電阻中，使轉子過熱。圖4-11雙閉環三相異步電機調壓調速系統原理圖四、實驗內容(1)測定三相繞線式異步電動機轉子串電阻時的機械特性。(2)測定雙閉環交流調壓調速系統的靜態特性。(3)測定雙閉環交流調壓調速系統的動態特性。五、預習要求

(1)復習電力電子技術、交流調速系統教材中有關三相晶閘管調壓電路和異步電機晶閘管調壓調速系統的內容，掌握調壓調速系統的工作原理。

(2)學習有關三相晶閘管觸發電路的內容，了解三相交流調壓電路對觸發電路的要求。六、思考題(1)在本實驗中，三相繞線式異步電機轉子回路串接電阻的目的是什么?不串電阻能否正常運行?(2)為什么交流調壓調速系統不宜用于長期處于低速運行的生產機械和大功率設備上?七、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發電路”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“交流調速”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“觸發脈沖指示”鈕子開關，使“窄”的發光管亮。 ④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調節A、B、C三相鋸齒波斜率調節電位器（在各觀測孔左側），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 ⑤將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關S2撥到接地位置（即Uct=0），調節DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=170°。 ⑥適當增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。 ⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發脈沖”的六個開關撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發脈沖是否正常。②調節器正、負限幅值的調整直接將DJK04的給定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，三相交流調壓輸出的任意兩路接一電阻負載（D42三相可調電阻），放在阻值最大位置，用示波器觀察輸出的電壓波形。當給定電壓Ug由零調大時，輸出電壓U隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數值Ug＇時，U的波形接近正弦波時，一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=Ug＇，即Ug的允許調節范圍為0～Uctmax。記錄Ug＇于下表中：Ug＇Uctmax=Ug＇把“速度調節器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調節器成為PI(比例積分)調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉速調節器的“3”端，當加一定的正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓為最小值即可。把“電流調節器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，使調節器成為PI（比例積分）調節器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調節器的“4”端，當加正給定時，調整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使電流調節器的輸出正限幅為Uctmax。③電流反饋的整定直接將DJK04的給定電壓Ug接入DJK02-