直流調速系統(tǒng)實驗指南

1、EL-DS- 型電氣控制系統(tǒng)綜合實驗臺V3.1北京精儀達盛科技有限公司2005年5月實驗注意事項實驗注意事項（一）“綜合實驗臺” 及其掛箱初次使用或較長時間未用時，實驗前務必對“實驗臺”及其掛箱進行全面檢查和單元環(huán)節(jié)調試。（二）實驗前，務必設置“工作模式選擇”開關（直流調速、交流調速、電力電子、高級應用），并按下表正確選擇主變壓器二次側相電壓，認真檢查各開關和旋鈕的位置以及實驗接線是否正確，經(jīng)教師審核、檢查無誤后方可開始實驗。主變壓器二次側抽頭輸出電壓及其適用范圍轉換開關SC位號321二次電壓（線相） 380220V220127V 90V52V適 用 范 圍線電壓380V鼠籠電機變頻調速、調壓

2、調速及繞線電機的串級調速。220V直流電動機可逆調速、線電壓220V鼠籠電機變頻調速與調壓調速。110V直流電動機可逆調速（三）出現(xiàn)任何異常，務必立即切除實驗臺總電源（或按急停按鈕 ）。（四）為防止調速系統(tǒng)的振蕩，在接入調節(jié)器時必須同時接入RC阻容箱，先設定為1：1的比例狀態(tài)，實驗中按需再行改變阻容值，直至滿足要求。（五）本實驗臺“過流”信號取自“三相電流檢測(DD04)”單元。因此，在所有交、直流實驗電路中都已接入（DD04）單元，但應經(jīng)常檢查，確保過流保護的完好、可靠。（六）實驗過程中，注意監(jiān)視主電路的過載電流，不超過系統(tǒng)的允許值，并盡可能縮短必要的過載和堵轉狀態(tài)的時間。（七）無“電流閉環(huán)

3、” 又無“電流截止負反饋” 的系統(tǒng)，務必采用“給定積分”輸出，否則不可階躍起動，應從0V緩慢起調。（八）“閉環(huán)系統(tǒng)”主控開啟前，務必確保負反饋接線正確、各個調節(jié)器性能良好、限幅值正確無誤。（九）實驗前，先將負載給定調到“0”（若用發(fā)電機負載則將變阻器開路或置于阻值最大），實驗中按需要，逐步增大負載，直至所要求的負載電流。（十）“電流開環(huán)”的交流調速系統(tǒng)，給定應接積分輸出（Un*2 ）給出。（十一）雙蹤示波器”測試雙線波形，嚴防因示波器“雙表筆”已共地而引起系統(tǒng)短路。（十二）本“實驗注意事項” ，適用于采用本實驗臺的所有實驗。任何改接線，首先斷電源；一旦有異常，按急停開關。· 2 &#

4、183;ELDS型電氣控制綜合實驗系統(tǒng) · 直流調速系統(tǒng)實驗指南北京精儀達盛科技有限公司E-mail:welcome前言前 言直流調速系統(tǒng)實驗指南 是本公司主要教學實驗設備“EL - DS - III 型電氣控制系統(tǒng)綜合實驗臺”關于直流調速系統(tǒng)實驗的配套資料之一。是根據(jù)國內不同層次、不同類型的大學本科、高等專科、中等專業(yè)類相應專業(yè)的有關教學大綱、教材資料和實驗要求，結合本“綜合實驗臺”的基本功能和技術特點，專門聘請“工業(yè)電氣自動化”方面長期從事專業(yè)教學和實驗研究的，有豐富教學經(jīng)驗和實驗實踐的教授、專家編寫而成?？紤]到本“實驗臺” 技術性能的綜合性、靈活性、可塑性及其寬廣的適應能力，直

5、流調速系統(tǒng)實驗指南提供了多個典型教學實驗內容，基本函蓋了“電力拖動自動控制”直流調速系統(tǒng)從單環(huán)到多環(huán)、單向到可逆以及脈寬調制（PWM）直流控制方面的有關實驗內容。用戶單位可根據(jù)各自學校和專業(yè)的教學層次和專業(yè)特點，選擇其中若干實驗項目。本實驗指南不是有關專業(yè)的“實驗教學大綱” ，也非專業(yè)教學“教材” ，只是相關專業(yè)的一種“實驗教學”的參考資料，主要供使用本“綜合實驗臺”時的參考，敬請注意。直流調速系統(tǒng)實驗指南除作為“實驗教學”的參考資料外，還可供相關專業(yè)本科和?？茖W生的“課程設計” 、“畢業(yè)設計”以及碩士研究生和專業(yè)教師課題研究的參考，也可供工礦企業(yè)有關技術設計和工業(yè)運行時的參考。由于直流調速系

6、統(tǒng)實驗指南作為本“綜合實驗臺”的一種配套資料，“指南”的編寫具有一定的局限性和較強的針對性，作為參考資料必定存在眾多不足，也由于編寫者的水平所限、資料不足和時間緊迫等，諸多不盡人意，缺點、錯誤之處在所難免，敬請批評、指正。并對參加本“實驗指南”的編寫、校閱、典型系統(tǒng)及其單元環(huán)節(jié)的調試人員順致謝意。 北京精儀達盛科技有限公司教學設備資料編寫組 2005年5月· 5 ·ELDS型電氣控制綜合實驗系統(tǒng) · 直流調速系統(tǒng)實驗指南北京精儀達盛科技有限公司E-mail:welcome目 錄實驗要求與實驗報告內容 1 實驗一、 帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)2實驗二、

7、 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng) 10實驗三、 轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng) 16實驗四、 轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)21實驗五、 自然環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)25實驗六、 給定和可控環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 31實驗七、 邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 39實驗八、 錯位無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 47實驗九、 脈寬調制（PWM）直流調速系統(tǒng)的研究 56附錄一： 電樞回路R、L參數(shù)及時間常數(shù)T l 、T m的實驗測定確良 64附錄二： 直流調速系統(tǒng)典型實驗電路圖 66附圖11、帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)駛 67附圖12、 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng) 68附圖13、 轉速、電

8、流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng) 69附圖14、 轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng) 70附圖15、自然環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 71附圖16A、給定環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 72附圖16B、可控環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 73附圖17A、邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 74附圖17B、邏輯選觸無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 75附圖18A、錯位無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 76附圖18B、錯位選觸無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng) 77附圖19A、轉速、電流雙閉環(huán)控制的PWM直流調速系統(tǒng) 78 附圖19B、帶電流截止負反饋的PWM直流調速系統(tǒng) 79附圖19C、轉速、電流雙閉環(huán)控制的PWM直流調速系統(tǒng) 80附圖110、單相脈寬控制器（P

9、WM）原理 81實驗要求與實驗報告內容一、實驗要求：（一）實驗前做好預習，熟悉相應直流調速系統(tǒng)及其組成單元的工作原理和應用特點，了解引入反饋和特定控制環(huán)節(jié)的意義和工作原理。（二）實驗前認真閱讀“實驗注意事項” 、相應“實驗指南”以及相關教材、資料等，完成有關實驗參數(shù)的設計、計算（機組和綜合實驗臺的有關參數(shù)，由實驗室提供或實驗前到實驗室咨詢、了解），認真準備好相應實驗的思考題，以備正確回答實驗指導老師的課前提問。（三）按指定時間、指定地點準時進入實驗室參加實驗，不遲到、不早退、不無故缺席、不在實驗室嬉笑打鬧、不隨意亂動與本實驗無關的其它實驗室設備、儀器。實驗完畢，認真整理、歸還實驗設備、儀器，清

10、理好實驗現(xiàn)場。（四）熟悉實驗內容，認真聽取實驗指導老師的講解、指導；勤學多問、膽大心細、勇于探索、不放過任何實驗現(xiàn)象；認真完成實驗全過程，正確觀察現(xiàn)象、記錄實驗數(shù)據(jù)、繪制實驗曲線。（五）實驗后，根據(jù)指定實驗報告格式，按要求內容，認真、及時完成實驗報告，并于指定時間、指定地點及時送達實驗室。（六）嚴格遵守實驗須知和實驗室安全規(guī)范，如有異常及時切斷實驗電源，并立即報告實驗老師。二、實驗報告內容：（一）實驗名稱、目的和主要實驗內容。（二）實驗電路組成框圖，實驗系統(tǒng)及其組成環(huán)節(jié)的作用原理。（三）機組和實驗臺主要參數(shù)，完成系統(tǒng)及其環(huán)節(jié)有關參數(shù)的設計、計算。（四）認真整理實驗數(shù)據(jù)，繪制實驗曲線。（五）分析

11、、討論實驗中出現(xiàn)的各類實驗現(xiàn)象和故障的原因。（六）實驗的收獲、體會及改進意見、建議等。· 75 ·ELDS型電氣控制綜合實驗系統(tǒng) · 直流調速系統(tǒng)實驗指南北京精儀達盛科技有限公司E-mail:welcome實驗一 帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)實驗一 帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)一、實驗目的1熟悉單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成及其主要組成單元的原理與作用。2學習調速系統(tǒng)單元及系統(tǒng)調試的基本方法及其注意事項。3分析、研究轉速負反饋有靜差和無靜差直流調速系統(tǒng)的靜特性及其特點。 4熟悉“電流截止負反饋”的組成及其在“轉速負反饋系統(tǒng)”中的作用。5分析、研究

12、“帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)”的靜、動態(tài)特性和電流反饋系數(shù)、截止電壓（穩(wěn)壓二極管Vs的穩(wěn)壓值）的整定及其對系統(tǒng)靜、動特性的影響。二、實驗內容1調速系統(tǒng)的單元調試及系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)的整定。2直流電動機開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)特性測試。3分析、研究轉速負反饋有靜差和無靜差直流調速系統(tǒng)的靜特性及其特點。4“帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)”的靜特性測試。5“帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)”的靜態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性的實驗與分析6分析研究電流截止負反饋環(huán)節(jié)的作用和參數(shù)變化對系統(tǒng)特性的影響。三、實驗設備與儀器1綜合實驗臺主體（主控箱）及其主控電路、轉速變換（DD02）、電流檢測及變換

13、電路變（DD06）、同步變壓器（DD05）、負載控制器單元（DD07）等單元以及平波電抗器。2可控硅主電路掛箱（DSM01）3觸發(fā)電路掛箱（DST02）DT04。4給定單元掛箱（DSG01） DG01單元5調節(jié)器掛箱（DSA01） DA01、DA02單元。6直流電動機+磁粉制動器+旋轉編碼器機組。7慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器。8微機及打印機（存儲、演示、打印實驗波形，可無，但相應內容省略）。四、實驗電路的組成“帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)”是單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)圖11 帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)的組成 的典型實例，系統(tǒng)的組成框圖如圖11所示，接線電路見附圖1

14、1。主要由“DG01” 、“DA01” 、 “DT04” 、“DSM01”、“DD02”、“DD06”等基本環(huán)節(jié)組成。該系統(tǒng)簡單、實用，在要求不高的場合常見采用。五、實驗步驟與方法（一）實驗電路連接、檢查及調試。1本實驗系統(tǒng)所使用的單元環(huán)節(jié)，其中“觸發(fā)器單元GT1（DT04）”和“可控硅主電路（DSM01）” 的調試要點和方法見觸發(fā)電路掛箱（DST02）使用說明和可控硅主電路掛箱（DSM01）使用說明?！敖o定及給定積分器（DG01）”見給定單元掛箱（DSG01）使用說明，“轉速調節(jié)器ASR（DA01）”和“零速封鎖（DA02）”見調節(jié)器掛箱（DSA01）使用說明。2按附圖11連接系統(tǒng)。確保轉速

15、給定和轉速、電流反饋極性正確合理，轉速、電流反饋系數(shù)、調至最大（將轉速和直流電流變換單元DD02、DD06的輸出電位器順時針調至最大）；“工作模式選擇”開關置“直流調速”檔 ；給定單元（DG01）的極性開關S1、階躍開關S2撥向上方，并調整正、負給定電位器使輸出為0。3將轉速調節(jié)器ASR輸入端子Un和Ui1的轉速和電流負反饋輸入改為接地輸入，即先斷開轉速負反饋和電流截止負反饋；ASR接成1 : 1的比例狀態(tài)（取Rn=R040k、）；經(jīng)實驗指導教師檢查認可后，打開鑰匙開關（電源控制與故障指示（CTD）單元，檢查各指示燈狀態(tài)，確認無異常后開始以下步驟。4閉合控制回路（電源控制與故障指示（CTD）面

16、板控制電路按鈕ON），保持主電路分斷。并將勵磁電源整定至額定勵磁電流；負載控制器模式選擇為“恒轉矩”模式，負載給定為零；旋動正、負給定電位器，經(jīng)極性開關切換，依次使給定U*n±0.5、±2V，檢查轉速調節(jié)器ASR的比例特性；取給定U*n±2V，電容Cn 2F，用萬用表測量ASR的輸出，同時整定所要求的限幅值。5檢查并調整“觸發(fā)器單元GT1”和“直流調速系統(tǒng)主電路”，整定觸發(fā)零位：用雙蹤示波器檢查“雙路晶閘管移相觸發(fā)器”是否工作正常及主電路接線的正確與否；觸發(fā)電路和主電路正常后，微調“DT04”單元的偏置電位器，使U*n0時，觸發(fā)角90°（整定零位）。6控

17、制電路狀態(tài)正常后，將正、負給定電位器重新調至0，將階躍開關撥向上方，極性開關撥向下方（為什么？）。（二）直流電動機的開環(huán)機械特性測試 1負載給定為零，保持轉速負反饋，使電流截止負反饋為斷開狀態(tài)，轉速調節(jié)器ASR重新接成1 : 1的比例狀態(tài)，檢查無誤后，閉合主電路。注意：“開環(huán)系統(tǒng)”或“無電流截止負反饋”的“單閉環(huán)系統(tǒng)” ，不得階躍起動，實驗中只能緩慢改變給定電壓和電機轉速（為什么？）。表11 開環(huán)機械特性實驗數(shù)據(jù) U *n（V）U*nnom12U*nnomId（A）0Id 1Id nomId2Id m0Id1Id nomId2Id mI*dn（rmin）n*額定參數(shù)N nom KW；U nom

18、 V；Idnom A；n nom rmin2緩慢增大給定電壓U*n，使電動機轉速逐漸上升，用雙蹤示波器觀察整流裝置輸出電壓Ud，看波形是否正常、連續(xù)可調。當電動機電樞電壓達到額定值UdUdnom，即nn o 時，記錄并保持此時的轉速給定U*nnom不變，調節(jié)負載給定，使電動機電樞電流Id在0Idm（Id m 1.5 Id nom ）間分別讀取五級負載電流Id和轉速n錄于表11；減小給定并恒定于12U*nnom，調節(jié)負載給定，在0Idm（Id m 1.5 Id nom ）之間分別讀取電流Id和轉速n等五組數(shù)據(jù)錄于表11。3計算轉速比n*nn0 和電流比I*dIdIdnom，也錄于表11。4依次（

19、、）繪制高、低速兩條機械特性曲線 n = f（Id）于圖12中。（三）轉速負反饋有靜差直流調速系統(tǒng)1逐步減小給定電位器至0，侍電機停止后“分斷”主電路；按附圖11恢復轉速負反饋（接線端子Un由接地改為轉速負反饋輸入，注意反饋極性，確保負反饋無誤，但仍不接電流截止負反饋；RC阻容箱取RnkpR0（kp為轉速調節(jié)器ASR的放大倍數(shù)，以系統(tǒng)穩(wěn)定運行為限，盡量取大些，或實驗前設計、計算得出）、短接電容Cn。負載給定置0，檢查無誤后閉合主電路。圖12 直流電動機的開環(huán)機械特性與轉速負反饋系統(tǒng)的閉環(huán)靜特性開環(huán)機械特性： 高速 閉環(huán)靜特性：有靜差系統(tǒng) 高速 低速 低速 無靜差系統(tǒng) 高速 低速2緩慢增大給定U

20、*n，使電機轉速逐漸上升，當給定電壓達到U*n8V時保持恒定（即取U*nU*nm8V），調整（減?。┺D速反饋系數(shù)直至nnnom，同時用萬用表測量反饋電壓Unnom以完成轉速反饋系數(shù)的整定，并計算轉速反饋系數(shù)（Unmnnom）錄于表12。3調節(jié)負載給定，在 0 Id m（Id m 1.5 Id nom ） 之間分別讀取電樞電流 Id 和轉速 n 等五組數(shù)據(jù)錄于表12；置負載至最小，減小給定并恒定于1/2 U*nm，調節(jié)負載給定，在0 Id m （Id m 1.5 Id nom ）之間分別讀取電流 Id 和轉速 n 五組數(shù)據(jù)錄于表12。4逐步減小給定至0，侍電機停止后“分斷”主電路；將負載減小至0

21、。5計算轉速比n*nn0 、電流比 I*d Id I nom，也錄于表12。 6于圖12中，依次（、）繪制高、低速兩條靜特性曲線 n = f（Id）。表12 轉速負反饋有靜差系統(tǒng)靜特性實驗數(shù)據(jù)U *n（V）U *nm1/2 U *nmId（A）0Id 1Id nomId2Id m0Id1Id nomId2Id mI*dn（rmin）n*反饋系數(shù)U nmnnom V·minr（四） 轉速負反饋無靜差直流調速系統(tǒng)實驗1將轉速調節(jié)器 ASR 改接成 PI 調節(jié)器，取Cn2F，檢查無誤后閉合主電路。2緩慢增大給定電壓U*n直至U*nU *nnomU*nm8V恒定，調整（減小）轉速反饋直至 n

22、nnom，從而完成轉速反饋系數(shù)的整定。（為什么？）3重復有靜差實驗步驟3、4、5、6相應數(shù)據(jù)錄于表13。4依次繪制高、低速（、）兩條靜特性曲線 n = f（Id）于圖12中。并分析、比較圖12中高、低速各三組特性曲線，得出開環(huán)系統(tǒng)、有靜差和無靜差轉速負反饋系統(tǒng)等三類簡單直流調速系統(tǒng)的特點。表13 轉速負反饋無靜差系統(tǒng)靜特性實驗數(shù)據(jù)U *n（V）U *nm1/2U *nmId（A）0Id 1Id nomId2Id m0Id1Id nomId2Id mI*dn（rmin）n*（五）帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)實驗1連接并調試完成電流截止負反饋（接線端子Ui2由接地改為電流反饋輸入，其比

23、較電壓為UcomUVS2注意反饋極性），檢查無誤后閉合主電路。注：電流截止負反饋環(huán)節(jié)參數(shù)按調節(jié)器掛箱（DSA01）使用說明中轉速調節(jié)器的單元調試部分確定，此處不另重復。2逐步增大給定U*n直至U*nU *nm8V、nno恒定；系統(tǒng)穩(wěn)定后，緩慢減小電流反饋強度和增大負載給定直至IdId nom（電流截止負反饋尚未起作用）；用萬用表測量此時的電流反饋電壓Ui1（ASR輸入端子Ui1處）和記錄給定轉矩，并令電流反饋系數(shù)1Ui1Id nom、負載給定為額定轉矩錄于表14；最后恢復負載給定為0。3調節(jié)負載給定，在 0 Id m 之間分別讀取電流 Id 和轉速 n 等五組數(shù)據(jù)錄于表14；保持此時的轉速反饋

24、和電流反饋不變、負載給定為0。4保持比較電壓UcomUVS1不變，增大電流反饋系數(shù)使21（令2Ui2Id nom，錄于表14）；調節(jié)負載給定，在 0 Id m 之間分別讀取電流 Id 和轉速 n 五組數(shù)據(jù)，錄于表14；保持此時的轉速反饋和電流反饋不變、負載給定為0。5保持21，改變比較電壓使UcomUVS1UVS2（將電流反饋由接線端子Ui2改為Ui1輸入）；調節(jié)負載給定，在0 Id m 之間分別讀取電流 Id 和轉速 n 五組數(shù)據(jù)，錄于表14；保持此時的轉速反饋和電流反饋不變、負載給定為零。表14 帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)靜特性實驗數(shù)據(jù)特 性 1=、UcomUVS1 2= 、

25、UcomUVS1Id（A）0Id 1Id 2Id3Id m0Id1Id2Id3Id mI*dn（rmin）n*特 性 21 UcomUVS2UVS1 1 、UcomUVS2UVS1Id（A）I*dn（rmin）n*1Uci1Id nom 2Uci2Id nom RGnom6保持比較電壓UcomUVS1UVS2，恢復電流反饋系數(shù)1（參照步驟2）；調節(jié)負載給定，在0 Id m 之間分別讀取電流 Id 和轉速 n 五組數(shù)據(jù)錄于表14；逐步減小給定至0，侍電機停止后“分斷”主電路；保持轉速和電流反饋不變，負載給定為0，；恢復比較電壓UcomUVS2（將電流反饋由接線端子Ui1恢復為Ui2輸入）。圖14

26、 帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)的閉環(huán)靜特性 1 UcomUVS1 21 、UcomUVS1 21 UcomUVS2UVS1 1 、UcomUVS2UVS17計算各轉速比n*nn0 和電流比 I*d Id I nom，錄于表14。圖15 突加給定起動的過渡過程曲線空載 帶載8根據(jù)表14 數(shù)據(jù)繪制以上四條系統(tǒng)靜特性n = f（Id）于圖14。注意觀察四條系統(tǒng)靜特性的斜率、截止電流Idcr、堵轉電流（負載較小，不能滿足要求達不到堵轉停機）Idbl之異同，并討論、分析以得出正確結論。9將階躍開關撥向下方，置給定 U*n8V，設定負載在恒轉矩模式下為額定轉矩，模式選擇在2檔與恒轉矩檔之間切換

27、可實現(xiàn)負載的突加和突卸，以完成空載和帶載（額定負載）時的突加給定起動過渡過程實驗，由雙蹤示波器觀察電流Id和轉速n的過渡過程。變動 RC的阻、容值，直至過渡過程曲線滿意，并認真臨模最滿意的一組曲線于圖15。10分析比較圖15的兩條曲線，討論空載和帶載起動過渡過程的異同。11*通過左下面板的微機接口電路（DD01），接好微機系統(tǒng)，演示、存儲、打印相應過渡過程曲線，供撰寫實驗報告和分析、研究系統(tǒng)動態(tài)性能。（未配置微機時可采用“存儲示波器” ，或將此項內容省略。）12實驗完畢，將階躍開關撥向下方，待電機停轉后，依次分斷主電路、控制電路和總電源開關。六、思考題1為什么“單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)” ，在未帶電

28、流截止負反饋前，不得階躍起動，只能緩慢增加給定？2在轉速負反饋系統(tǒng)中，引入“電流截止負反饋”的目的是什么 ？3有靜差系統(tǒng)為什么要限制其開環(huán)放大倍數(shù) ？產(chǎn)生靜差的原因是什么？為什么說，理論上講該系統(tǒng)是無法消除靜差的，為什么？4無靜差轉速負反饋系統(tǒng)最終如何消除靜差的？實際上，真的能使系統(tǒng)的誤差為零嗎，為什么？5帶電流截止負反饋的直流調速系統(tǒng)中，改變和Ucom將引起系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性有何變化？為什么？實驗二 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實驗二 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)一、實驗目的1熟悉“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的組成及其工作原理。2熟悉“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”及其主要單元環(huán)節(jié)的調試

29、。3分析、研究“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的靜特性及其特點。 4分析、研究“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”在突加給定起動過渡過程曲線和系統(tǒng)在突加、突卸負載時的抗擾性以及參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。二、實驗內容1系統(tǒng)的單元調試及靜態(tài)參數(shù)的整定。2“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的靜特性測試。3“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”突加給定起動過渡過程研究。4“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”突加、突卸負載時的抗擾性研究。三、實驗設備與儀器1綜合實驗臺主體（主控箱）及其主控電路、轉速變換電路（DD02）、電流檢測及變換電路（DD06）、同步變壓器（DD05）、負載控制器單元（DD07）等以及、平波電抗器

30、（DD11）。2可控硅主電路掛箱（DSM01） 和觸發(fā)電路掛箱（DST02）DT04。3給定單元掛箱（DSG01） DG014調節(jié)器掛箱（DSA01）DA01、DA02、DA03。5直流電動機+磁粉制動器+旋轉編碼器機組。6慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器7微機及打印機（存儲、演示、打印實驗波形，可無，但相應內容省略）。四、實驗電路的組成“轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)”是不可逆直流調速中，應用最普遍、最基本的典型實例，也是各種可逆和不可逆的直流調速系統(tǒng)的基本組成部分，系統(tǒng)的組成框圖如圖21所示，接線電路見附圖12。主要由“DG01” 、“DA01” 、“DA03”、 “DT04” 、“DSM01

31、” 以及電流檢測（DD06）、轉速變換器（DD02）等基本環(huán)節(jié)組成。五、實驗步驟與方法（一）實驗路的連接與檢查。圖21 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)組成 1本實驗系統(tǒng)所使用的單元環(huán)節(jié)，與實驗一基本相同，只是增加了一個“電流調節(jié)器ACR（DA03）”單元以組成電流內環(huán)，其調試要點和方法見調節(jié)器掛箱（DSA01）使用說明。2按附圖12連接系統(tǒng)。負載模式選擇為恒轉矩模式，負載給定為零；確保各給定和反饋極性正確合理，反饋系數(shù)、調至最大；“工作模式我把”置“直流調速”檔。3調節(jié)器ASR、ACR接成1 : 1的比例狀態(tài)（RnRi = R040k）；正、負給定置0V；切斷轉速和電流負反饋（轉速和電流調節(jié)器接

32、線端子Un和Ui的反饋輸入改為接地）。4經(jīng)實驗指導教師檢查認可后，打開總電源（左下面板），檢查各指示燈狀態(tài)，確認無異常后開始以下步驟。（二）靜態(tài)參數(shù)的整定1主要單元環(huán)節(jié)的檢查、調整及其參數(shù)整定1）閉合控制電路（電源控制與故障指示（CTD）控制電路按鈕ON），主電路保持分斷，將給定單元的階躍開關S2撥向上方；依次使正、負給定U *n±0.5、±2V，測量ASR、ACR的輸入、輸出，檢查比例特性；取U *n±2V， Cn Ci 2F，用萬用表分別測量ASR、ACR的輸出并整定其限幅。2）檢查并調整“觸發(fā)器單元GT1”和“直流調速系統(tǒng)主電路”，整定觸發(fā)零位：用雙蹤示波器

33、檢查“雙路晶閘管移相觸發(fā)器”斜率、相位、雙窄脈沖輸出；檢查主電路接線，確認觸發(fā)電路和主電路正常后，整定系統(tǒng)零位，即微調“DT04”單元的偏置電位器，使U *n0時，觸發(fā)角90°。2電流內環(huán)靜態(tài)參數(shù)整定1） 給定及給定積分器（DG01）單元的階躍輸出端U*n1由引向轉速調節(jié)器的U*n端改為直接直接引向電流調節(jié)器的U*I輸入端，（即暫且去掉ASR，注意！U*n1端不得與ASR的U*n端和ACR的U*i端同時相接）；電流調節(jié)器ACR接成PI調節(jié)器（取 Ri = R040k、Ci 2F）。檢查無誤后閉合主電路。2）負載給定為0，給定單元的極性開關S1撥向下方，緩慢增大給定直至U*nU*im；

34、（U*im為轉速調節(jié)器ASR的下限幅）待系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，同時調節(jié)電流反饋和負載轉矩直至 Id Idm1.5Idnom（設電流過載倍數(shù) 1.5 ，若 不同，系數(shù)應隨之變更），整定電流反饋系數(shù)U*imIdm，并鎖定之。系統(tǒng)重新穩(wěn)定運行后，減小給定U*n至0，電機停止后切除主電路。3轉速外環(huán)靜態(tài)參數(shù)整定1）閉合控制電路，將勵磁電流整定至額定值，恢復“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”（即恢復ASR的給定輸入引自給定單元的階躍輸出端U*n1，ACR的輸入U*i引自ASR的輸出），將ASR接成 PI 調節(jié)器（取 R n = R040k、C n2F）。經(jīng)檢查無誤后閉合主電路。2）給定單元的極性開關S1撥向上方

35、，逐步增加給定使U*n=U*nm=+8V，電機升速至某值穩(wěn)定后。調節(jié)（減?。┺D速反饋直至nnnom，以完成轉速反饋系數(shù)U*nmnnom的整定，并鎖定之。3）減小給定U*n至0，電機停止后切除主電路。負載給定為零。（三）轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性研究“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的二個調節(jié)器（ASR、ACR）都是 PI調節(jié)器，無論是內環(huán)（電流環(huán)）還是外環(huán)（轉速環(huán)）都是無靜差系統(tǒng)。理論上，無靜差系統(tǒng)的靜特性是一條平行于橫坐標的直線，即偏差UnU*nUn0。實際并非盡然，內、外閉環(huán)都存在誤差，即Un0，故靜特性也不是一條平行于橫坐標的直線。因此，有必要測試其靜特性，并分析產(chǎn)生偏差的原因。

36、1按實驗前設計、計算之阻、容（Rn、Cn、Ri、Ci），設定DA01、DA03兩個單元的參數(shù)，檢查無誤后閉合主電路。2增大給定并恒定至U*n=U*nm=+8V、nnnom；穩(wěn)定后，調節(jié)負載給定，電樞電流在0 Idm 之間分別讀取電流 Id 和轉速 n 五組數(shù)據(jù)錄于表21；負載給定為零，減小給定并恒定于12U*n，調節(jié)負載給定，在0 Idm 之間分別讀取電流 Id 和轉速 n 五組數(shù)據(jù)錄于表21。表21 轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)靜特性實驗數(shù)據(jù)U*n（V）U*n1/2U*nId（A）0Idm0Idmn（rmin）3減小給定電壓 U *n 至 0，電機停止后，切除主電路。4根據(jù)表21 數(shù)據(jù)分別繪制高、低

37、速兩條靜特性n = f（Id）于圖22。圖22 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性高速 低速5分析雙閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的特點，并與實驗一“帶電流截止負反饋的轉速負反饋直流調速系統(tǒng)”及其實驗結果進行比較，得出相應結論。（四）轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)突加給定時的起動過渡過程1先置給定U*n=U*nm=+8V，再置階躍開關S2于下方（端）。保持 ASR、ACR 為 PI 調節(jié)器，參數(shù)同前。負載給定為零，使機組接近空載。檢查無誤后閉合主電路。圖23 突加給定起動的過渡過程曲線空載 帶載2由階躍開關S2進行高速、空載、突加給定時的過渡過程實驗，通過雙蹤示波器觀察電流Id和轉速n的過渡過程曲線，反復變更

38、 RC阻容值，直至滿意，并認真臨模最滿意的一組曲線于圖23。 3階躍開關S2撥向下方，待電機停轉后，將轉速給定設定為 12 U *n 。重新階躍起動進行低速、空載、突加給定時的過渡過程實驗，通過雙蹤示波器觀察電流Id和轉速n的過渡過程曲線。4階躍開關S2撥向下方，電機停止后負載給定為零；階躍起動電機到額定轉速直至穩(wěn)定運行后，調節(jié)負載給定，使電樞電流Id Idnom；爾后重復步驟 2、3 ，完成帶載突加給定起動時的過渡過程實驗，并通過雙蹤示波器觀察電流Id和轉速n的過渡過程，并認真臨模高速時的一組曲線于圖23。5分析比較圖23討論空載和帶載起動過渡過程的異同。6通過左下面板的微機接口電路（DD0

39、1），接好微機系統(tǒng)，演示、存儲、打印相應過渡過程曲線，供撰寫實驗報告和分析、研究系統(tǒng)動態(tài)性能。（未配置微機時可采用“存儲示波器” ，或將此項內容省略。）7階躍開關S2撥向下方。待電機停轉后，切除主電路，分斷負載開關SG。（五）轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)突加負載時的抗擾性研究1接好雙蹤示波器準備觀察電流Id和轉速n的過渡過程曲線；閉合主電路，階躍起動到給定轉速直至穩(wěn)定運行。2設定負載在恒轉矩模式下為額定轉矩，模式選擇在2檔與恒轉矩檔之間切換可實現(xiàn)負載的突加和突卸，反復切換（適當保持時間間隔），由雙蹤示波器觀察突加和突卸負載時的電流和轉速的過渡過程曲線并臨模于圖24。圖24 突加和突卸負載時的過

40、渡過程曲線3分析、討論圖24的過渡過程曲線，得出正確結論。4*通過左下面板的微機接口電路（DD01），接好微機系統(tǒng)，演示、存儲、打印相應過渡過程曲線，供撰寫實驗報告和分析、研究系統(tǒng)動態(tài)性能。（未配置微機時可采用“存儲示波器” ，或將此項內容省略。）5本實驗臺還可利用DA01單元的微分開關SM（撥向下方），實現(xiàn)轉速微分負反饋。若改變微分反饋，可調節(jié)電位器RPd。6實驗完畢，將階躍開關S2撥向下方，待電機停轉后，依次切除主電路、控制電路和總電源。六、思考題1電流環(huán)對于系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)各有什么作用？2轉速和電流閉環(huán)各自對負載擾動和電網(wǎng)電壓波動有否調節(jié)能力？3轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，在其它參數(shù)不變的條件

41、下，若將電流反饋系數(shù) 減小一倍，系統(tǒng)的轉速n和電樞電流I d 各有何變化？為什么？4轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，在穩(wěn)定運行的狀態(tài)下，其電流反饋或轉速反饋線突然斷開，系統(tǒng)各發(fā)生什么變化？為什么？實驗三 轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實驗三 轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)一、實驗目的1本實驗為可選實驗，大多數(shù)情況下可免做，主要供學生自選或課程設計、專題研究時選用。2熟悉“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的組成及原理。3分析、研究“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的突加給定起動過渡過程和抗擾性。二、實驗內容1“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)” 的靜特性及靜

42、態(tài)參數(shù)整定。2“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)” 突然起動及過渡過程。3“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的抗干擾性。三、實驗設備與儀器1綜合實驗臺主體（主控箱）及其主控電路、轉速變換電路（DD02）、電流檢測及變換電路（DD06）、同步變壓器（DD05）、負載給定（DD07）等單元及平波電抗器等。2可控硅主電路掛箱（DSM01） 和觸發(fā)電路掛箱（DST02）DT043 給定單元掛箱（DSG01）DG014調節(jié)器掛箱（DSA01）DA01、DA02、DA035調節(jié)器掛箱（DSA02）DA05 6控制器掛箱（DSC01）DC017直流電動機+磁粉制動器+旋轉編碼器機組8慢掃描

43、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器9微機及打印機（存儲、演示、打印實驗波形，可無，但相應內容省略）。四、實驗電路的組成“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”是對“轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的一種改進，其特點是縮短了起動過渡過程第一階段的時間，進一步提高了系統(tǒng)的快速性。系統(tǒng)的組成框圖如圖31所示，接線電路見附圖13。主要由“DG01”、“DA01”、“DA03”、“DA05”、“DT04”、“DC01”“DSM01”以及電流（DD06）、轉速變換器（DD02）等基本環(huán)節(jié)組成。圖31 轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)組成五、實驗步驟與方法（一）實驗電路的連接與檢查1本實驗系統(tǒng)所使用

44、的單元環(huán)節(jié)，只是在實驗二的基礎上，增加了“反相器AR1（DC01）” 、“電流調節(jié)器ACR（DA05）” 等單元環(huán)節(jié)，以組成電流變化率內環(huán)。其調試要點和方法見相關掛箱的使用說明。2按附圖13連接系統(tǒng)斷開電動機的勵磁開關（即不接電動機勵磁，以整定電流內環(huán)）；負載給定為零；確保各給定和反饋極性正確合理，反饋系數(shù)、調至最大；“狀態(tài)切換”置“調試”檔。3各調節(jié)器暫且接成1 : 1的比例狀態(tài)；置給定單元（DG01）的極性開關S1于下方、階躍開關S2于上方，旋動反向給定電位器至0端。4經(jīng)實驗指導教師檢查認可后，打開總電源（電源控制與故障指示（CTD），檢查各指示燈狀態(tài)，確認無異常后開始以下步驟。（二）轉速

45、、電流、電流變化率三個閉環(huán)的參數(shù)整定1將ASR接成1 : 1的比例調節(jié)器，置轉速負反饋輸入為0（ASR的反饋輸入端Un，自DD02單元的輸出Un引入改由接地輸入），接好電流和電流變化率內反饋，ACR（DA03）的Ri、Ci取實驗二優(yōu)化值，ADR（DA05）單元RiB、CiB取設計值，電流變化率內環(huán)的微分網(wǎng)絡，暫取Rd = 40k、Cd0.01F。 2不難看出，當前系統(tǒng)已成為“電流、電流變化率雙閉環(huán)電流調節(jié)系統(tǒng)”。經(jīng)檢查無誤后，依次閉合控制電路和主電路。3緩慢增大給定至U*nU*im恒定。系統(tǒng)穩(wěn)定后，同時調節(jié)電流反饋和負載給定至IdIdm1.5Idnom（設電流過載倍數(shù) 1.5 ，若 不同，系數(shù)

46、應隨之變更）。整定電流反饋系數(shù)后，置階躍開關S2于下方。4由階躍開關反復突加給定起動電動機，通過雙蹤示波器觀察起動第一階段電流上升曲線，并適當變更ACR（DA03）的輸出限幅U*iBm直至電流上升率滿意（當然，也可保持U*iBm不變，由變更DA05單元微分網(wǎng)絡的阻容Rd、Cd，直至電流上升率滿意，但比較麻煩）。電流過渡過程曲線若出現(xiàn)過大或過小超調等還應適當變更ACR（DA03）的參數(shù)Ri、Ci，并反復調試直至滿意。整定完畢，停止電機后，分斷主電路。注意：理論上電流上升率應盡量接近電機和功率器件允許之最大上升率，以充分利用電機和功率器件的能力，使過渡過程時間最短。通常為安全計應適當取小一些，以防

47、止（dIdt）的瞬時超限。4恢復ASR（DA01）為PI調節(jié)器，參數(shù)Rn、Cn取實驗二優(yōu)化值。5閉合電動機的勵磁開關，并整定至額定勵磁電流，按附圖13恢復“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的接線，（恢復ASR的反饋輸入端，由DD02單元的轉速反饋信號Un引入）。6（DG01）單元的極性開關S1撥向上方，置給定為U*n=U*nm=+8V，電機升速至某值穩(wěn)定后。調節(jié)（減?。┺D速反饋直至nnnom，以完成轉速反饋系數(shù)U*nmnnom的整定，并鎖定之。（三）“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的跟隨性研究1置“DG01”單元的極性開關S1于下方、階躍開關于S2上方。保持轉速調節(jié)器 A

48、SR、電流調節(jié)器 ACR、電流變化率調節(jié)器 ADR 為 PI 調節(jié)器和已整定的參數(shù)及限幅，經(jīng)檢查無誤后閉合主電路。2增加給定至U*n8V，調節(jié)轉速反饋直至nnnom，鎖定之；系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，調節(jié)負載給定，直至 I d I d n o m ；置階躍開關S2于下方，電機停止后，負載給定調為0。3反復突加給定起動，用雙蹤示波器觀察空載突加起動時的電流I d和轉速n的過渡過程曲線，并適當變更DA01、DA03 單元的 RC 阻容值（DA05單元的微分網(wǎng)絡和 RC 阻容值保持不變），直至過渡過程曲線滿意。認真臨模一組最滿意的電流和轉速的過渡過程曲線于圖32。 4將階躍開關撥向下方，電機停止后；突加給定起

49、動電機，通過雙蹤示波器觀察帶載突加起動時的電流I d和轉速n的過渡過程曲線，并認真臨模于圖32。5分析、討論圖32各曲線，得出正確結論。圖32 突加給定起動時的過渡過程曲線空載 帶載6仿照步驟3、4，分別完成低速12U*n空載和帶載突加起動，并用雙蹤示波器觀察其電流I d和轉速n的過渡過。圖33 突加和突卸負載時的過渡過程曲線7階躍起動電機到額定轉速nnom，直至穩(wěn)定運行，設定負載在恒轉矩模式下為額定轉矩，模式選擇在2檔與恒轉矩檔之間切換可實現(xiàn)負載的突加和突卸，反復切換（適當保持時間間隔），由雙蹤示波器觀察突加和突卸負載時電流I d和轉速n的過渡過程曲線，并認真臨模于圖33 。8*通過左下面板

50、的微機接口電路（DD01），接好微機系統(tǒng)，演示、存儲、打印各過渡過程曲線，供撰寫實驗報告和分析、研究動態(tài)性能。（未配置微機時可采用“存儲示波器” ，或將此項內容省略。）9階躍開關S1撥向下方，待電機停轉后，依次切除主電路、控制電路和斷開總電源。六、思考題1調速系統(tǒng)的起動時間主要決定過渡過程哪一段，“電流變化率內環(huán)”主要縮短了哪段時間？ 2“電流變化率內環(huán)”對系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性有哪些作用？ 3引入“電流變化率內環(huán)”對系統(tǒng)的抗擾性有利嗎？為什么？ 4“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)系統(tǒng)”各調節(jié)器的輸出限幅、各個反饋系數(shù)應如何整定？ 5將“轉速、電流、電流變化率三閉環(huán)系統(tǒng)” 的轉速或電流反饋線的極性接

51、反了，系統(tǒng)將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？實驗四 轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實驗四 轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)一、實驗目的1本實驗為可選實驗，大多數(shù)情況下可不用做，主要供學生自選或課程設計、專題研究時選用。2熟悉“轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的組成及其工作原理。3熟悉“電壓內環(huán)”的特點與調試。4分析、研究“轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的突加給定起動過渡過程和抗干擾性。二、實驗內容1“轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)” 的靜特性及靜態(tài)參數(shù)整定。2“轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)” 突加給定起動過渡過程。3“轉速、電流、電壓三閉環(huán)直流調速系統(tǒng)”的抗干擾性三、實驗設備與儀器1綜合實驗臺主體（主控箱）及其主控電路、轉速變換電路（DD02）、電流檢測及變換電路（DD06）、電壓檢測及變換電路（DD09）等單元及平波電抗器等。2可控硅主電路掛箱（DSM01）3觸發(fā)電路掛箱（DST02）DT04。4給定單元掛箱（DSG01）DG015調節(jié)器掛箱（DSA01）DA01、DA02、DA036調節(jié)器掛箱（DSA02）DA047直流電動機+磁粉制動器+旋轉編碼器機組。8慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器9微機及打印機（存儲、演示、打印實驗波形，可無，但相應內容省略）。四、實驗電路的組成“轉速、電流、電壓三閉