《交直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

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《交直流調(diào)速系統(tǒng)》課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書專業(yè)：電氣工程及其自動化

電子信息工程學(xué)院

20XX年5月

名目

實(shí)驗(yàn)概述(1)

實(shí)驗(yàn)一晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)要緊單元的調(diào)試(4)

實(shí)驗(yàn)二晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實(shí)驗(yàn)(7)

實(shí)驗(yàn)三轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(14)

實(shí)驗(yàn)四電壓單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(18)

實(shí)驗(yàn)五邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)(21)

實(shí)驗(yàn)六三相正弦波脈寬度調(diào)制（SPWM）變頻原理實(shí)驗(yàn)（帶有PLC接口）(24)

實(shí)驗(yàn)概述

《交直流調(diào)速系統(tǒng)》是一門實(shí)踐性、有用性非常強(qiáng)的專業(yè)課程，學(xué)習(xí)交直流調(diào)速系統(tǒng)必須理論聯(lián)系實(shí)際。交直流調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)自動化中獲得廣泛應(yīng)用，課程涉及面廣，容包括電力、電子、操縱、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是這些課程的重要組成部分。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，能夠加深對理論的明白，培養(yǎng)和提高實(shí)際動手能力、分析和解決咨詢題的獨(dú)立工作能力。

1.實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和要求

交直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的容較多、較新，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也比較復(fù)雜系統(tǒng)性較強(qiáng)。該實(shí)驗(yàn)是上述理論教學(xué)的重要的補(bǔ)充和接著，而理論教學(xué)則是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)學(xué)會運(yùn)用所學(xué)的理論知識去分析和解決實(shí)際系統(tǒng)中浮現(xiàn)的各種咨詢題，提高動手能力；并且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論，促使理論和實(shí)際相結(jié)合，使認(rèn)識別斷提高、深化。具體地講，學(xué)生在完成指定的實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)具備以下能力：

（1）掌握電力電子變流裝置主電路、觸發(fā)或驅(qū)動電路的構(gòu)成及調(diào)試辦法，能初步設(shè)計(jì)和應(yīng)用這些電路。

（2）熟悉并掌握基本實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測試儀器的性能及使用辦法。

（3）掌握交、直流電機(jī)操縱系統(tǒng)的組成和調(diào)試辦法，系統(tǒng)參數(shù)的測量和整定辦法。

（4）能設(shè)計(jì)交、直流電機(jī)操縱系統(tǒng)的具體實(shí)驗(yàn)線路，列出實(shí)驗(yàn)步驟。

（5）可以運(yùn)用理論知識對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果舉行分析和處理，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的咨詢題。

（6）可以綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.實(shí)驗(yàn)預(yù)備

實(shí)驗(yàn)預(yù)備即為實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)時(shí)期，是保證實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌e行的必要步驟。每次實(shí)驗(yàn)前都應(yīng)先舉行預(yù)習(xí)，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效率，否則就有也許在實(shí)驗(yàn)時(shí)別知怎么下手，白費(fèi)時(shí)刻，完別成實(shí)驗(yàn)要求，甚至損壞實(shí)驗(yàn)裝置。所以，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)做到：

（1）復(fù)習(xí)教材中與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的容，熟悉與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識；

（2）閱讀本教材中的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，了解本次實(shí)驗(yàn)的目的和容；掌握本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理和辦法。

（3）寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，其中應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等；

（4）熟悉實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)驗(yàn)裝置、測試儀器等；

（5）舉行實(shí)驗(yàn)分組，普通事情下，實(shí)驗(yàn)分組為每組2~4人。

3.實(shí)驗(yàn)實(shí)施

在完成理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等環(huán)節(jié)后，就可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)施時(shí)期。實(shí)驗(yàn)時(shí)要做到以下幾點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)開始前，指導(dǎo)教師要對學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告作檢查，要求學(xué)生了解本次實(shí)驗(yàn)的目的、容和辦法，惟獨(dú)滿腳此要求后，方能允許實(shí)驗(yàn)開始。

（2）指導(dǎo)教師對實(shí)驗(yàn)裝置作介紹，要求學(xué)生熟悉本次實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器，明確這些設(shè)備的功能、使用辦法。

（3）按實(shí)驗(yàn)小組舉行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)小組成員應(yīng)舉行明確的分工，各人的任務(wù)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)舉行中實(shí)行輪換，以便實(shí)驗(yàn)參加者能全面掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提高動手能力。

（4）按預(yù)習(xí)報(bào)告上的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)詳細(xì)線路圖舉行接線，普通事情下接線次序?yàn)橄戎麟娐罚蟛倏v電路，先串聯(lián)，后并聯(lián)。在舉行調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，也可由2人并且舉行主電路和操縱電路的接線。

（5）完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接線后，必須舉行自查。串聯(lián)回路從電源的某一端動身，按回路逐項(xiàng)檢查各儀表、設(shè)備、負(fù)載的位置、極性等是否正確；并聯(lián)支路則檢查其兩端的連接點(diǎn)是否在指定的位置。距離較遠(yuǎn)的兩連接端必須選用長導(dǎo)線直截了當(dāng)跨接，別得用2根導(dǎo)線在實(shí)驗(yàn)裝置上的某接線端舉行過渡連接。自查完成后，須經(jīng)指導(dǎo)教師復(fù)查后方可合閘通電，開始實(shí)驗(yàn)。

（6）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按實(shí)驗(yàn)教材所提出的要求及步驟，逐項(xiàng)舉行實(shí)驗(yàn)和操作。除作階躍啟動試驗(yàn)外，系統(tǒng)啟動前，應(yīng)使負(fù)載電阻值最大，給定電位器處于零位，測試點(diǎn)的分布應(yīng)均勻；改接線路時(shí)，必須拉閘，斷開電源。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否正常，所得數(shù)據(jù)是否合理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與理論相一致。

（7）完成本次實(shí)驗(yàn)全部容后，應(yīng)請指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、記錄的波形。經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后方可拆除接線，整理好連接線、儀器、工具，使之物歸原位。

4.實(shí)驗(yàn)總結(jié)

實(shí)驗(yàn)的最終時(shí)期是實(shí)驗(yàn)總結(jié)，即對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)舉行整理、繪制波形和圖表、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。每個(gè)實(shí)驗(yàn)參與者都要獨(dú)立完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫應(yīng)持嚴(yán)肅仔細(xì)、實(shí)事的科學(xué)態(tài)度。如實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論有較大出入時(shí)，別得隨意修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，別得用湊數(shù)據(jù)的辦法來向理論靠攏，而是應(yīng)用理論知識來分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，找出引起較大誤差的緣故。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是依照實(shí)測數(shù)據(jù)和在實(shí)驗(yàn)中觀看、發(fā)覺的咨詢題，通過自個(gè)兒分析研究或分析討論后寫出的心得體味。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告要寫在一定規(guī)格的報(bào)告紙上，且應(yīng)簡明扼要、字跡清晰、圖表整潔、結(jié)論明確。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括以下容：

（1）實(shí)驗(yàn)名稱、專業(yè)班級、學(xué)號、、實(shí)驗(yàn)日期。

（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)容簡述。

（3）列出實(shí)驗(yàn)中所用組件的名稱及編號等。

（4）繪出實(shí)驗(yàn)時(shí)所用組件的線路圖，并注明儀表量程、電阻器阻值、電源端編號等。

（5）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、列表、計(jì)算，并列出計(jì)算所用的計(jì)算公式。

（6）按記錄及計(jì)算的數(shù)據(jù)用坐標(biāo)紙畫出曲線及記錄的波形，曲線要用曲線尺或曲線板連成光滑曲線，別在曲線上的點(diǎn)仍按實(shí)際數(shù)據(jù)標(biāo)出。

（7）用理論知識對實(shí)驗(yàn)結(jié)果舉行分析總結(jié)，講明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論是否符合，可對某些咨詢題提出一些自個(gè)兒的見解、建議和改進(jìn)的措施，并最終寫出結(jié)論。

（8）每次實(shí)驗(yàn)后，要求每人獨(dú)立完成一份報(bào)告，按時(shí)送交指導(dǎo)教師審閱。

實(shí)驗(yàn)一晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)要緊單元的調(diào)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉直流調(diào)整系統(tǒng)要緊單元部件的工作原理及調(diào)速系統(tǒng)對其提出的要求。

2.掌握直流調(diào)速系統(tǒng)要緊單元部件的調(diào)試步驟和辦法。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.DL01電源操縱屏

2.DL02晶閘管主電路

3.DL05三相晶閘管觸發(fā)電路

4.DL21直流電機(jī)調(diào)速電路

5.示波器

6.萬用表

三、實(shí)驗(yàn)容

1.調(diào)節(jié)器I(速度調(diào)節(jié)器)的調(diào)試。

2.調(diào)節(jié)器II(電流調(diào)節(jié)器)的調(diào)試。

3.反相器的調(diào)試。

4.操縱單元及系統(tǒng)調(diào)試。

四、實(shí)驗(yàn)辦法

4.1電壓給定

4.1.1實(shí)驗(yàn)原理

“電壓給定”由兩個(gè)電位器RP6、RP7及兩個(gè)開關(guān)S1、S2組成。S1為正、負(fù)極性切換開關(guān)，輸出的正、負(fù)電壓的大小分不由RP6、RP7來調(diào)節(jié)，其輸出電壓圍為-15V～+l5V，S2為輸出操縱開關(guān)，置于“運(yùn)行”位置，允許電壓輸出，置于“停止”位置，則輸出恒為零。

4.1.2實(shí)驗(yàn)辦法與步驟

1.將S2置于“運(yùn)行”位置，S1置于“正給定”位置，調(diào)節(jié)RP6可得到可調(diào)的正電壓。撥動S2至“停止”位置，可獲得從正電壓至0V的階躍信號；再撥動S2至“運(yùn)行”位置，則可獲得從0V至正電壓的階躍信號。

2.將S2置于“運(yùn)行”位置，S1置于“負(fù)給定”位置，調(diào)節(jié)RP7可得到可調(diào)的負(fù)電壓。撥動S2至“停止”位置，可獲得從負(fù)電壓至0V的階躍信號；再撥動S2至“運(yùn)行”位置，則可獲

得從0V至負(fù)電壓的階躍信號。

3.將S2置于“運(yùn)行”位置，撥動S1，分不調(diào)節(jié)RP6和RP7使輸出一定的正、負(fù)電壓，當(dāng)S1從“正給定”位置轉(zhuǎn)換至“負(fù)給定”位置時(shí)，可得到從正電壓到負(fù)電壓的階躍信號。當(dāng)S1從“負(fù)給定”位置轉(zhuǎn)換到“正給定”位置時(shí)，得到從負(fù)電壓到正電壓的階躍信號。

4.2調(diào)節(jié)器

4.2.1實(shí)驗(yàn)原理

“調(diào)節(jié)器”的功能是對給定和反饋兩個(gè)輸入量舉行加法、減法、比例、積分和微分等運(yùn)算，使其輸出按某一規(guī)律變化?！罢{(diào)節(jié)器”由運(yùn)算放大器、輸入與反饋環(huán)節(jié)及二極管限幅環(huán)節(jié)組成。

“A1、A2、A3”端為信號輸入端，二極管VD1和VD2起運(yùn)放輸入限幅，愛護(hù)運(yùn)放的作用。二極管VD3、VD4和電位器RP2、RP3組成正負(fù)幅值可調(diào)的限幅電路。由R1、C1組成微分反饋校正環(huán)節(jié)，有助于抑制振蕩，減少超調(diào)。RP1、C2與運(yùn)算放大器組成PI調(diào)節(jié)器。改變R7的阻值改變了系統(tǒng)的放大倍數(shù)，改變C5的電容值改變了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)刻。電位器RP1、RP2、RP3均安裝面板上。

4.2.2實(shí)驗(yàn)辦法與步驟

1.調(diào)整輸出限幅值

將“電壓給定”的輸出端連接到“調(diào)節(jié)器”的“A3”端。當(dāng)加+5V的給定電壓時(shí)，調(diào)整限幅電位器RP3，觀看“調(diào)節(jié)器”負(fù)電壓輸出的變化規(guī)律(-0.8V～-16V)；當(dāng)加-5V的給定電壓時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP2，觀看“調(diào)節(jié)器”正電壓輸出的變化規(guī)律(14.6V～0.8V)。

2.測定輸入輸出特性

用外接導(dǎo)線將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容C2短路，使“調(diào)節(jié)器”為P（比例）調(diào)節(jié)器，并且將正負(fù)限幅電位器RP2和RP3均順時(shí)針旋到底，在“調(diào)節(jié)器”的輸入端分不逐漸加入正負(fù)電壓，測出相應(yīng)的輸出電壓變化，直至輸出限幅值，并畫出對應(yīng)的曲線。

3.觀看PI特性

將反饋網(wǎng)絡(luò)中電容C2的短路線拆除，給“調(diào)節(jié)器”輸入端突加給定電壓，用示波器觀看輸出電壓的變化規(guī)律。改變調(diào)節(jié)器的外接電阻值，觀看輸出電壓的變化。

4.3反相電路

4.3.1實(shí)驗(yàn)原理

“反相電路”由運(yùn)算放大器及相關(guān)電阻組成，用于調(diào)速系統(tǒng)號需要反相的場合，反相電路的輸入信號U1由運(yùn)算放大器的反相輸入端輸入，故輸出電壓U2為：

21311URRRPU?+-=

調(diào)節(jié)電位器RP1，使RP1+R3=R1，則12UU=-，輸入與輸出成反相關(guān)系。

4.3.2實(shí)驗(yàn)線路連接

測定輸入輸出的比例：將“反相電路”輸入端接“電壓給定”的輸出。調(diào)節(jié)“電壓給定”使其輸出為+5V，用萬用表測量“反相電路”輸出端，經(jīng)過調(diào)節(jié)RP5使輸出等于-5V；再調(diào)節(jié)“電壓給定”使其輸出為-5V，觀測“反相電路”輸出是否為+5V。

4.4“觸發(fā)電路”調(diào)試

1.打開DL01總電源開關(guān)，操作“電源操縱屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀看輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。

2.將DL02的“三相同步信號輸出”端和DL05“三相同步信號輸入”端相連，打開DL05電源開關(guān)，撥動“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。

3.觀看A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波歪率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波歪率盡量一致。

4.將DL22上的“給定”Ug輸出直截了當(dāng)與DL05上的移相操縱電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DL05中“偏移電壓觀測及調(diào)節(jié)”上的電位器，用雙蹤示波器觀看三相同步信號輸入a和“雙脈沖觀看孔”VT1的輸出波形，使α=150°(注意此處的α表示三相晶閘管電路中的移相角，它的0°是從自然換流點(diǎn)開始計(jì)算，而單相晶閘管電路的0°移相角表示從同步信號過零點(diǎn)開始計(jì)算，兩者存在相位差，前者比后者滯后30°)。

5.將給定開關(guān)S2置于“給定”位置，適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DL05上“脈沖觀看孔”的波形，此刻應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。

6.將DL05面板上的Ulf端接地，用扁平電纜，將DL05的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DL02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DL02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開關(guān)撥至“通”，觀看正橋VT1～VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。

實(shí)驗(yàn)二晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(jié)構(gòu)。

2.掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定辦法。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.DL01電源操縱屏

2.DL02晶閘管主電路

3.DL05三相晶閘管觸發(fā)電路

4.DL37電流反饋與過流愛護(hù)

5.DL16三相芯式變壓器和別可控整流

6.DT04可調(diào)電阻（0-90Ω）模塊

7.DT05可調(diào)電阻（0-900Ω）模塊

8.EM01永磁式直流測速發(fā)電機(jī)

9.EM03直流并勵(lì)電動機(jī)

10.電機(jī)導(dǎo)軌

11.示波器

12.萬用表

三、實(shí)驗(yàn)原理

晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波