電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告之歐陽組創(chuàng)編

1、歐陽組創(chuàng)編2021.02.16電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告創(chuàng)作：歐陽組時(shí)間：2021.02. 16實(shí)驗(yàn)一雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的組成、原理及各主要單 元部件的工作原理。2. 熟悉直流PVM專用集成電路SG3525的組成、功能與工作 原理。3. 掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù) 整定。二，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1. PWM控制器SG3525的性能測試。2. 控制單元調(diào)試。3. 測定開環(huán)和閉環(huán)機(jī)械特性n=f(Id)o4閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定。三. 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和工作原理 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖6_10所示。圖屮可逆

2、 FVM變換器主電路系采用MOSFET所構(gòu)成的H型結(jié)構(gòu)形式， UPW為脈寬調(diào)制器，DLD為邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)，GD為MOS管的 柵極驅(qū)動(dòng)電路，F(xiàn)A為瞬時(shí)動(dòng)作的過流保護(hù)。GM圖6_10雙閉環(huán)脈覽調(diào)速系統(tǒng)的噸圖在中小aASR加羽二上牡二也制二航出速系統(tǒng)比相控黎統(tǒng)具有更歲的優(yōu)越性，因而歐陽組 1創(chuàng)編得到代總2021026脈寬調(diào)制器UPW采用美國硅通用公司（Silicon General）的第 二代產(chǎn)品SG3525,這是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強(qiáng)的單 片集成PWM控制器。由于它簡單、可靠及使用方便靈活，大 大簡化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試，故獲得廣泛使用。四. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控

3、制屏。2. MC18組件（適合 MCL-II）或 MCL-31組件（適合MCIIII） o3. MCL-10 組件或 MCL-10A 組件。4. MELU掛箱5. ME03三相可調(diào)電阻（或自配滑線變阻器）。6. 電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01 （或電機(jī)導(dǎo)軌及測 功機(jī)、ME13組件。7. 直流電動(dòng)機(jī)M03o8. 雙蹤示波器。五. 注意事項(xiàng)1. 直流電動(dòng)機(jī)工作前，必須先加上直流激磁。2. 接入ASR構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋時(shí)，為了防止振蕩，可預(yù)先把歐陽組創(chuàng)編2021.02.16歐陽組創(chuàng)編2021.02.16ASR的RP3電位器逆時(shí)針旋到底，使調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)最小，同 時(shí)，ASR的“5”、“6”端接入可

4、調(diào)電容（預(yù)置7卩F） o3測取靜特性時(shí)，須注意主電路電流不許超過電機(jī)的額定值（1A） o4. 系統(tǒng)開環(huán)連接時(shí)，不允許突加給定信號(hào)Ug起動(dòng)電機(jī)。5. 起動(dòng)電機(jī)時(shí)，需把MEL13的測功機(jī)加載旋鈕逆時(shí)針旋到 底，以免帶負(fù)載起動(dòng)。6. 改變接線時(shí)，必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色 按鈕，同時(shí)使系統(tǒng)的給定為零。7. 雙蹤示波器的兩個(gè)探頭地線通過示波器外殼短接，故在使用 時(shí)，必須使兩探頭的地線同電位（只用一根地線即可），以免 造成短路事故。8. 實(shí)驗(yàn)時(shí)需要特別注意起動(dòng)限流電路的繼電器有否吸合，如該 繼電器未吸合，進(jìn)行過流保護(hù)電路調(diào)試或進(jìn)行加負(fù)載試驗(yàn)時(shí)， 就會(huì)燒壞起動(dòng)限流電阻。六. 實(shí)驗(yàn)方法采用M

5、CL-10組件1. SG3525性能測試分別連接“3”和“5”、“4”和“6”、“7”和“27”、“31”和“22”、“32”和“23”，然后打開面板右下角的電源開關(guān)。（1）用示波器觀察“25”端的電壓波形，記錄波形的周期，幅度（需記錄S1開關(guān)撥向“通”和“斷”兩種情況）（2） S5開關(guān)打向“OV”，用示波器觀察“30”端電壓波形，調(diào)節(jié)RP2電位器，使方波的占空比為50%。S5開關(guān)打向“給定吩別調(diào)節(jié)RP3、RP4,記錄“30”端輸出波形的 最大占空比和最小占空比。（分別記錄S2打向“通”和“斷”兩種 情況）2. 控制電路的測試（1）邏輯延時(shí)時(shí)間的測試S5開關(guān)打向“0V”，用示波器觀察“33”和

6、“34”端的輸出波形。并 記錄延時(shí)時(shí)間。td=（2）同一橋臂上下管子驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間測試分別連接“7”和“8”、T0”和Tl”，T2”和“13”、T4”和“15”、“16” 和“17”、T8”和T9”，用雙蹤示波器分別測量WTlo GS和 WT2。GS以及VVT3。GS和 WT4。GS的死區(qū)時(shí)間。tdVTlVT2=tclVT3VT4=注意，測試完畢后，需拆掉“7”和“8”以及“10”和“11”的連線。3. 開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試（1）速度反饋系數(shù)的調(diào)試斷開主電源，并逆時(shí)針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕到底，斷開“9”、TO”所 接的電阻，接入直流電動(dòng)機(jī)M03,電機(jī)加上勵(lì)磁。S4開關(guān)扳向上，同時(shí)逆時(shí)針調(diào)節(jié)RP3電位器到底

7、，合上主電 歐陽組創(chuàng)編202L.02.16歐陽組創(chuàng)編2021.02.16源，調(diào)節(jié)交流電壓輸出至220V左右。調(diào)節(jié)RP3電位器使電機(jī) 轉(zhuǎn)速逐漸升高，并達(dá)到1400r / nun,調(diào)節(jié)FBS的反饋電位器 RP，使速度反饋電壓為2V。注：如您選購的產(chǎn)品為MCIII、V,無三相調(diào)壓器，直接合 上主電源。以下均同。（2）系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性測定參照速度反饋系數(shù)調(diào)試的方法，使電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)1400r/mm,改變 測功機(jī)加載旋鈕（或直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻Rd）,在空載至額定 負(fù)載范圍內(nèi)測取7_8個(gè)點(diǎn)，記錄相應(yīng)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩M （或直 流發(fā)電機(jī)電流id）1. SG3525性能測試測試示波器觀察25端電壓波形,開通時(shí),T=

8、105.5us, V=2.22v；關(guān) 斷時(shí)，T=52.5us, V=2.22voS5開關(guān)打向給定，30端輸出波形，開通時(shí)，最大占空比0.5, 最小0；關(guān)斷時(shí)最大0.618,最小0。2. 控制電路測試邏輯延時(shí)時(shí)間td=29us, VT1VT2死區(qū)時(shí)間2.9us, VT3VT4死區(qū)時(shí)間2.9uso3. 開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性測定正給定n (r/min)140012841235119511541105ld(A)0.210.410.560.700.850.99n (r/min)800713767642618575歐陽組創(chuàng)編2021.02.17歐陽組創(chuàng)編2021.02.161 d(A)0.250.

9、410.570.720.820.99負(fù)給定n(r/min)140013571350133713061274ld(A)0.680.500.350.220.120.02n(r/min)800767758724702684ld(A)0.730.540.360.250.120.024閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試將ASR,ACR均接成PI調(diào)節(jié)器接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆 系統(tǒng)。按圖6_11接線(1) 速度調(diào)節(jié)器的調(diào)試(a) 反饋電位器RP3逆時(shí)針旋到底，使放大倍數(shù)最??；(b) “5”、“6”端接入ME11電容器，預(yù)置57卩F；(c) 調(diào)節(jié)RP1、RP2使輸岀限幅為2丫。(2) 電流調(diào)節(jié)器的調(diào)試(a) 反饋電位器RP3逆

10、時(shí)針旋到底，使放大倍數(shù)最小；(b) ( VB、VC從三相靜止坐標(biāo)系A(chǔ)、B、 C變換到二相靜止坐標(biāo)系a、p上，成為Va、Vp o電路的 后半部分則分別對(duì)Va、Vp積分。在忽略定子漏磁和定子電 阻壓降的前提下，兩個(gè)積分器的輸出分別是二相靜止坐標(biāo)系中 電機(jī)氣隙磁通在a、p軸上的分量p a與（p B ；它們的波形 形狀相似，相位差90。將兩個(gè)積分的輸出分別接入示波器的X 軸輸入和Y軸輸入，即可得到電機(jī)氣隙磁通的圓形軌跡。四. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. MCI I I型電機(jī)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)2. MCI09變頻調(diào)速系統(tǒng)組件3. 電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)4 慢掃描示波器5. 雙蹤示波器五. 實(shí)驗(yàn)方法按圖7_4連接線路，

11、經(jīng)檢查無誤后，合上電源，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)缺 省設(shè)置為SPVM控制，同步調(diào)制方式，對(duì)應(yīng)指示燈亮。若指示 燈與上述不符，可按復(fù)位按鈕，使系統(tǒng)處于上述缺省狀態(tài)，此 時(shí)系統(tǒng)即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若系統(tǒng)采用SPVM控制并工作在同步調(diào) 制方式，即可按起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)即可起動(dòng)，起動(dòng)后可調(diào)節(jié)頻 率設(shè)定電位器，即可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行屮，如按了空間矢量、異步調(diào)制，混合調(diào)制等 按鈕，系統(tǒng)將不會(huì)響應(yīng)，必須先按停止按鈕，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn) 行，才能轉(zhuǎn)到空間矢量控制以及其它調(diào)制方式。低頻補(bǔ)償電位器在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，可按需要任意調(diào)節(jié)。系統(tǒng)出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，可在拆除故障條件下，按故障復(fù)位按 鈕，使紅色故障指示燈滅，系統(tǒng)即可按要求繼續(xù)運(yùn)行。1

12、. 過壓與過流保護(hù)環(huán)節(jié)測試。（這時(shí)只需合上控制電源， 主回路電源不加。）（1）斷開過壓保護(hù)檢測線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時(shí) 微機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)脈沖被封鎖，表示過壓保護(hù)環(huán)節(jié)工作正 常。測試完畢后，按一下故障復(fù)位按鈕，故障指示燈 滅。（2）斷開過流檢測線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時(shí)驅(qū)動(dòng) 脈沖被封鎖，表示過流保護(hù)環(huán)節(jié)工作正常。測試完畢 后，按一下復(fù)位按鈕，故障指示燈滅。2. 采用SPWM控制，分別在輸出頻率為50Hz、30Hz條件 下，測量與描繪不同調(diào)制方式時(shí)的電機(jī)氣隙磁通分量、電機(jī)氣 隙磁通軌跡、定子電流、IGBT兩端波形（輸出U、V、W與N 端之間）與定子端電壓等波形，以及觀察電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)與噪 聲大小

13、。1）同步調(diào)制：系統(tǒng)設(shè)定的載波比N=12o（2）異步調(diào)制：系統(tǒng)設(shè)定的載波頻率ft=600Hzo3）混合調(diào)制：分三段執(zhí)行。第一段0Hz12.5Hz,載波比 N 1=100；第二段 12.5 Hz25 Hz,載波比 N2=80；第當(dāng)在晁頻2Hz時(shí)，若電朮無法轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擊調(diào)節(jié)低頻補(bǔ)償電位 器（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，低頻補(bǔ)償電壓增大），直到電動(dòng)機(jī)能旋轉(zhuǎn) 時(shí)止。3. 采用電壓空間矢量控制實(shí)驗(yàn)條件及觀察與描繪的波形同方法24. 低頻補(bǔ)償性能測試低頻時(shí)定子壓降的補(bǔ)償度可通過電位器連續(xù)調(diào)節(jié)，在輸出頻 率為12Hz時(shí)，調(diào)節(jié)補(bǔ)償度直到電動(dòng)機(jī)能均勻旋轉(zhuǎn)時(shí)止，同時(shí) 觀察與記錄直流母線電流的變化。六. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析SPVM控制

14、，同步調(diào)制SPVM控制，異步調(diào)制頻率(HZ)轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)頻率(HZ)轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)5014500.0855015040.0874513010.084513360.084011550.0774011920.0783510120.0753510320.073308680.073309030.072257250.072257540.071205820.07206050.069154370.065154550.063102930102870514705151026302820SPVM控制，混合步調(diào)制空間矢量控制，同步調(diào)制頻率(HZ)轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)頻率(HZ)

15、轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)5014480.0875014470.0834513010.0844513030.084011570.0754011560.0753510130.0803510100.074308660.071308600.073257260.07257200.072205800.069205790.069154370.067154370.062102930102930514705147025802590空間矢量控制，異步調(diào)制空間矢量控制，混合調(diào)制頻率(HZ)轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)頻率(HZ)轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)5015060.0855014470.086451354

16、0.084513000.0844011980.0794011580.0773510480.0783510150.073309030.072308700.072257540.074257200.072206040.068205810.069154540.066154380.063103200102930514105147027302580低頻補(bǔ)償性能測試：電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)初始電流為l5mA,頻率為1.6HZ,我們調(diào)節(jié)補(bǔ)償度直到電動(dòng)機(jī)能均勻旋轉(zhuǎn)時(shí)止，電流上升 歐陽組創(chuàng)編202L.02.16歐陽組創(chuàng)編2021.02.16為 2.6mA。實(shí)驗(yàn)心得：通過本次實(shí)驗(yàn)，我們學(xué)習(xí)了異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的 組成

17、及工作原理。對(duì)用單片機(jī)通過軟件生成SPVM波形的工作 原理與特點(diǎn)有了更深刻的理解。對(duì)不同調(diào)制方式對(duì)系統(tǒng)性能的 影響有了更好的認(rèn)識(shí)更加熟悉電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控 制）的工作原理與特點(diǎn)。.掌握異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 的調(diào)試方法。此次實(shí)驗(yàn)涉及到晶閘管，磁通軌跡，輸岀頻率等，變頻調(diào)速 系統(tǒng)，數(shù)字控制器等一系列的知識(shí)，把以前用到的知識(shí)再拿回 來用。以前的書本知識(shí)有很好的幫助。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)， 進(jìn)行對(duì)保護(hù)功能的研討和分析，是有助于提高本門學(xué)科的知識(shí) 掌握水平，以及自己的分析能力。實(shí)驗(yàn)四晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性測試一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)組成及各主要單元部件的原理。2.

18、 掌握晶閘管可控整流電路和觸發(fā)電路的調(diào)試方法。3. 掌握直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的測試方法二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖的測試2. 觸發(fā)電路初始相位a0的調(diào)試3. 三相橋式全控整流電路的調(diào)試4. 晶閘管主電路輸出波形的測試5. 直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)機(jī)械特性曲線的測試三. 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理1）主電路：三相電源，晶閘管橋式是可控整流調(diào)速裝置，平 波電抗器、電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組，可調(diào)電阻負(fù)載等組成。2）控制電路：據(jù)赤膊觸發(fā)電路四. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1. MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2. MCL-31 組件3. MCI33 組件4. MELI 1 掛箱5. MEI03三相可調(diào)電阻（或自配滑線變阻器）。6.

19、電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01 （或電機(jī)導(dǎo)軌 及測功機(jī)、ME13組件。7. 直流電動(dòng)機(jī)M03o8. 雙蹤不波器。五. 注意事項(xiàng)1. 直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前必須先加上勵(lì)磁2測取靜特性時(shí)，必須注意主電路電流不許超過直流電動(dòng)機(jī) 的額定電流。3. 不允許突加給定信號(hào)Ug啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)4. 起動(dòng)電機(jī)時(shí)，需把負(fù)載電阻RP1阻值調(diào)到最大，以免帶 負(fù)載起動(dòng)。5. 改變接線時(shí)，必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅 色按鈕，同時(shí)使系統(tǒng)的給定為零。6. 雙蹤示波器的兩個(gè)探頭地線通過示波器外殼短接，故在使 用時(shí)，必須使兩探頭的地線同電位（只用一根地線即可），以 免造成短路事故。六. 實(shí)驗(yàn)方法1. 觸發(fā)電路的測試。（1）用示波器觀察雙脈沖觀察孔，