實驗三：邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)

1、實驗三：邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)一、實驗?zāi)康?1) 了解、熟悉邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。掌握各控制單元的原理、作用尺調(diào)試方法。拿握邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。(4) 了解邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。二、實驗所需掛件及附件序號型號備注1PJK01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3OJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電 路該掛件包含“觸發(fā)電路”，“正橋功 放”，“反橋功放”等幾個模塊。4OJK04電機調(diào)速控制實驗1該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”， “速度變換”，“邏輯控制”等幾個模 塊。5DJK0

2、8可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機導軌、測速發(fā) 電機及轉(zhuǎn)速表或DD03-3電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng) 及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7DJ13-1直流發(fā)電機8DJ15直流并勵電動機9P42二相可調(diào)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二前的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實驗，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，用?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(zhuǎn)，同時也能反轉(zhuǎn)，并要求在減速時產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，加快制動時間。要改變電動機的轉(zhuǎn)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(shù)。可滿足某些

3、設(shè)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(lián)組成，并通過邏輯控制來控制正 橋和反橋的工作與關(guān)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(huán)流產(chǎn)生。由于沒有環(huán)流,主回路不需要再設(shè)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(xù)，仍然保留了平波電 抗器。該控制系統(tǒng)主要由“速度調(diào)節(jié)器”、“電流調(diào)節(jié)器”、“反號器”、“轉(zhuǎn) 矩極性鑒別”、“零電平檢測”、“邏輯控制”、“速度變換”等環(huán)節(jié)組成。 其系統(tǒng)原理框圖如圖5-1()所示。正向啟動時，給定電壓L,為正電壓，“邏輯控制”的輸岀端S為“()”態(tài), 5為“1”態(tài)，即正橋觸發(fā)脈沖開通，反橋觸發(fā)脈沖

4、封鎖，主回路“正橋三 相全控整流”工作，電機正向運轉(zhuǎn)。當反向，整流裝置進入本橋逆變狀態(tài)，而U” 5不變，當主回路電流 減小并過零后，S、ulr輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換，5f為“1”態(tài)，q為“()”態(tài),即進 入它橋制動狀態(tài)，使電機降速至設(shè)定的轉(zhuǎn)速后再切換成反向電動運行；當4二() 時，則電機停轉(zhuǎn)。反向運行時，U|f為T態(tài)，為 W態(tài)，主電路“反橋三相全控整流” 工作。給足1L fee電流調(diào)宵器-斗反號器9零電平檢測2豔橋放-IK三全整橋肝淫流ftLf 1U -rL反橋:功放匕轉(zhuǎn)犯極性鑒別TaJh-飜；05-10 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖“邏輯控制”的輸出取決于電機的運行狀態(tài)，正向運轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)制動本橋 逆

5、變及反轉(zhuǎn)制動它橋逆變狀態(tài)，U|f為“（）”態(tài)，5為“1”態(tài)，保證了正橋工 作，反橋封鎖；反向運轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)制動本橋逆變，正轉(zhuǎn)制動它橋逆變階段，則 Ulf為T態(tài),%為“（）”態(tài)，正橋被封鎖,反橋觸發(fā)工作。由于“邏輯控制” 的作用，在邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)中保證了任何情況下兩整流橋不會同時觸發(fā), 一組觸發(fā)工作時，另一組被封鎖，因此系統(tǒng)工作過程中既無直流環(huán)流也無脈 動環(huán)流。四、實驗內(nèi)容(1) 控制單元調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試。正反轉(zhuǎn)機械特性n =f(Id)的測定。(4)正反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性n =F(U的測定。系統(tǒng)動態(tài)特性的觀察。五、預習要求閱讀電力拖動自動控制系統(tǒng)教材中有關(guān)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的 內(nèi)容，熟悉系統(tǒng)原理圖

6、和邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。(2) 拿握邏輯控制器的工作原理尺其在系統(tǒng)中的作用。六、思考題邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)對邏輯控制有何要求？(2)思考邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中“推卩”環(huán)節(jié)的組成原理和作用如何?七、實驗方法(1)DJK()2和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指 ”/K開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。 將DJK01 “電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速” 側(cè)。 用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號輸岀”端和 QJK02-1 “三相同步信號輸入”端相連，打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動“

7、觸發(fā) 脈沖指示”鈕于開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 觀察A、E、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、E、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電 位器(在各觀測孔左側(cè))，使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 將DJK04上的“給定”輸出唱直接與DJK02-1上的移相控制電壓相 接，將給定開關(guān)S?撥到接地位置(即Uc=0),調(diào)節(jié)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oc=17() o 適當增加給定的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波 形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。 將DJK02-1面板上的5端接地，用2()芯的扁平電纜，將DJK02-啲“正、

8、 反橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02 “正、反橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，分別將 DJK02正橋和反橋觸發(fā)脈沖的六個開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1VT6和反 橋V7TVT6,的晶閘管的門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(2)邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則 先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。 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(zhuǎn) 速均為負反饋后才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。 先雙閉環(huán)、后邏輯無環(huán)流，即先使正反橋的雙閉環(huán)正常工作，然后再 組成謬輯無環(huán)流。 先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)動態(tài)指標?？刂茊卧{(diào)試 移相控制電壓Gt調(diào)節(jié)范圍的確定直接將DJK04給定電壓接入DJK02-1移相

9、控制電壓匕班的輸入端，“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(diào)到 零。按下啟動按鈕，給定電壓乂由零調(diào)大，5將隨給定電壓的增大而增大， 當出超過某一數(shù)值Uf時，5的波形會出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時5反而隨q 的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmas=0.9U/ ,即Ug 的允許調(diào)節(jié)范圍為（）5嘶。如果我們把輸岀限幅定為Uctmfls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(tài)，保證六個晶閘管可 靠工作。記錄C于下表中：UJST9U/給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。 調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將

10、DJK08中的可調(diào)電阻120K 接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端,用導線將“5”、“6”短接，使 “電流調(diào)節(jié)器”成為P （比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3,用萬用 表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸岀電壓盡可能接近 于零。將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K 接到“速度調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導線將“9”、“10”短接，使 “電流調(diào)節(jié)器”成為P （比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3,用萬 用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“11”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近 于零。 調(diào)節(jié)器正、負限幅值的調(diào)整把“速度調(diào)節(jié)器”

11、的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容 （）.47uF接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI （比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將 DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當加一定的正給定時，調(diào)整 負限幅電位器RP2,使之輸岀電壓為-6V,當調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整 正限幅電位器RP1,使之輸出電壓為+6V。把“電流調(diào)節(jié)器”的、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容 0.47uF接入“8”、“9”兩端，使調(diào)節(jié)器成為P1 （比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將 DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當加正給定時，調(diào)整負限幅 電位器RP2,使二輸出電壓為最小值即可，當調(diào)節(jié)器輸入

12、端加負給定時，調(diào) 整正限幅電位器RP1,使電流調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Gm切 “轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)試“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出有下列要求：電機正轉(zhuǎn)，輸岀Um為“1”態(tài)。電機反轉(zhuǎn)，輸出U”為“（）”態(tài)。將給定輸出端接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，同時在輸入端接上萬用 表以監(jiān)視輸入電壓的大小，示波器探頭接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出端，觀 察其輸出高、低電平的變化?！稗D(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入輸出特性應(yīng)滿足圖1-25a 所示要求，其中J】二0.25V, Usr2=+O.25V “零電平檢測”的調(diào)試其輸出應(yīng)有下列要求：主回路電流接近零，輸出5為“1”態(tài)。主回路有電流，輸出5為“（）”態(tài)。其調(diào)整方法與“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)

13、整方法相同，輸入輸出特性應(yīng)滿足 圖 1-25b所示要求，其中UsrI=0.2V, Usr2=0.6Vo “反號器”的調(diào)試A、調(diào)零（在出廠前反號器已調(diào)零，如果零漂比較大的話，用戶可自行 將掛件打開調(diào)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(diào)節(jié)線路板上的電位器使之為最小 值。E、測定輸入輸出的比例，將反號器輸入端“1”接“給定”，調(diào)節(jié)“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(diào)節(jié)RP1使輸出等于負的輸入。再調(diào)節(jié)“給定”電壓使輸出 為-5V電壓，觀測反號器輸出是否為5V。 “邏輯控制”的調(diào)試測

14、試邏輯功能，列出真值表，真值表應(yīng)符合下表：輸入511II1)()11(1(110輸出U二(U-)H(11)111U （ulr）1111)0調(diào)試方法：A、首先將“零電平檢測”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”調(diào)節(jié)到位，符合其特性曲 線。給定接“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的Um?！傲?電平檢測”的輸出端接“邏輯控制”的輸入端接地。E、將給定的RP1、RP2電位器順時針轉(zhuǎn)到底，將S2打到運行側(cè)。C、將S1打到正給定側(cè)，用萬用表測量“邏輯控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端,“3”、“6”端輸出應(yīng)為髙電平,“4”、“7”端輸出應(yīng)為低電平,此時 將DJK04中給定部分S1開關(guān)從正給定打到負給定側(cè)，

15、則“3”、“6”端輸出 從髙電平跳變?yōu)榈碗娖剑?”、“7”端輸出也從低電平跳變?yōu)轶{電平。在跳變 的過程中的“5”，此時用示波器觀測應(yīng)出現(xiàn)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(guān)來回扳動，“邏輯控制”的輸出應(yīng)無變化。 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)oc和電流反饋系數(shù)卩的整定直接將給定電壓Ug接入DJK02-1上的移相控制電壓的輸入端，整流橋 接電阻負載，測量負載電流和電流反饋電壓，調(diào)節(jié)“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1J.3A時，“電流反饋與過流保護” 的“2”端電流反饋電壓U尸6V,這時的電流反饋系數(shù)片5/1尸4.615V/A。直接將“

16、給定”電壓Q接入DJK02-1移相控制電壓U“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(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速反饋電 壓值，調(diào)節(jié)“速度變換”上的轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1,使得n =15（）（）rpm時，轉(zhuǎn) 速反饋電壓Cfo=-6V,這時的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a =Ufo/n二（）.（）（）4V/（rptn）。系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)圖5-1（）接線，組成邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速實驗系統(tǒng)，首先將控制電 路接成開環(huán)（即BJK02-啲移相控制電壓5由DJK04的“給定”直接提供）， 要注意的是5f,U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

17、路直接發(fā) 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5接地，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(zhuǎn)速過髙）。然后PJK02-1的5接地, 5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25OV左右。開環(huán)測試好后，開始測試雙閉環(huán)（與前面的原因一樣，5S不可同時接 地）。DJK02-啲移相控制電壓J由DJK04 “電流

18、調(diào)節(jié)器”的“10”端提供, 先將DJK02-1的接地，q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， DJK02J的5接地，比懸空，同樣觀測電機是否受控制（要注意的是轉(zhuǎn)速反 饋的極性必須反一下，否則電機會失控)。如果開環(huán)和閉環(huán)中正反兩橋都沒 有問題的話，那就可以開始邏輯無環(huán)流的實驗。(4)機械特性n二Fg的測定當系統(tǒng)正常運行后，改變給定電壓，測出并記錄當n分別為12()()rpm、SOOrpm時的正、反轉(zhuǎn)機械特性n=f(ld),方法與雙閉環(huán)實驗相同。實驗時，將 發(fā)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=l-1A。記錄實驗數(shù)據(jù)：正轉(zhuǎn):閉環(huán)控制特性KU?的測定從正轉(zhuǎn)開始逐步増加正給定電壓，記錄實驗數(shù)據(jù)n (rpm)% (V)從反轉(zhuǎn)開始逐步増加負給定電壓，記錄實驗數(shù)據(jù)n (rpm).H (v) (6)系統(tǒng)動態(tài)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(zhuǎn)速n的動態(tài)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。 給定值階躍變化(正向啟動-正向停車一反向啟動一反向切換到正向 -正向切換到反向-反向停車)時的】d、n的