电力拖动实验指导书(数字)

实验一单闭环数字PID直流调速系统一、实验目的1、了解数字调节器原理及应用。2、学习数字调节器的操作及参数设置。3、利用数字调节器设计闭环系统。二、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，可以采用闭环系统。图11所示的是速度单闭环直流调速系统原理图。在转速反馈的单闭环直流调速系统中，将反映转速变化情况的测速发电机的电压信号经过速度变换器后接至数字调节器的输入端，与速度给定相比较，数字调节器的输出用来控制整流桥的触发装置，从而构成速度反馈系统。图11速度单闭环直流调速系统原理图三、实验内容1、交直流调速实验台的调试；2、基本控制单元调试；3、移相控制电压UCT不变时的直流电动机开环特性的测定；4、转速反馈的单闭环直流调速系统；四、实验设备1、交直流调速实验台2、JPDL04实验箱3、JPDL05实验箱4、JPDL08实验箱5、JPDJ32直流电动机6、JPDJ34直流发电机7、JPDJ37实验箱8、JPDJ471电机导轨、测速编码器9、示波器、万用表五、注意事项1、系统开环运行时，不能突加给定电压而起动电机，应逐渐增加给定电压，避免电流冲击；2、通电实验时，可先用电阻作为整流桥的负载，待电路正常后，再换接电动机负载；3、在连接反馈信号时，给定信号的极性必须与反馈信号的极性相反。4、在进行直流电机联线时一定要注意先给电动机的励磁加上直流电源，然后再给电枢逐渐加上电源，以免造成“飞车”。六、实验步骤1、直流电机开环外特性的测定1按图12主电路接线（注意给电动机和发电机加励磁电压），将JPDJ37上的滑动变阻器全部左旋到最大，将JPDL08挂箱上的偏移电压调节旋钮RP左旋到底。检查无误后打开实验台左侧总电源开关（现在切勿按下启动按钮），打开电压表、电流表电源开关，观察各指示灯与电压表指示是否正常。图12主电路图2电源控制屏交流电源输出切换到“直流调速”。JPDL08“触发电路脉冲指示”应显示“宽脉冲”。3将JPDL08挂箱上的UIF端接地，将正组触发脉冲的六个开关向上拨至“接通”，4按下启动按钮，调节JPDL08挂箱上的偏移电压调节旋钮RP（约34圈），使电机启动升速；一直到转速900转左右。记录第一组数据于表11，逐渐调节A1A2电阻值，记录相应数据，直到电流ID接近05A,记录数据于表11中。表11N/R/MINIDA5测试完后，将偏移电压调节旋钮RP左旋到底，按下红色的停止按钮。2、单闭环直流调速系统1按图13转速单闭环接线，主电路同上如图12。确定电源控制屏交流电源输出切换到“直流调速”,将JPDL08挂箱上的UIF端接地，偏移电压调节旋钮RP左旋到底。将所加负载的滑动变阻器左旋到底。图13转速单闭环2按下启动按钮，打开调节器电源，通过调节器面板的方向键，使SV值为6，电动机则自动运行在大约860转左右，记录第一组数据于表12，逐渐右旋A1、A2两端电阻，改变负载的大小，一直使电流ID接近06A，依次将数据记录表12中。（注意使电流ID06A,实验过程不要调节RP）降低调节器SV值为55，转速N800R/MIN左右，逐渐左旋A1、A2两端电阻，依次测量静态特性曲线并记录于下表13中。3实验完成后将负载变阻器左旋到底，按下停止按钮，关闭总电源。表12NR/MINIDA表13N/R/MINIDA七、实验报告1、根据实验数据，画出直流电动机开环机械特性；写出相关公式。2、根据实验数据，画出转速反馈的单闭环直流调速系统的机械特性；3、测定开环特性和闭环特性时，整流电压UD和控制角是如何变化的4、如果接错转速反馈的极性，会产生什么现象转速反馈接线脱落又会产生什么现象实验二双闭环数字直流调速系统一、实验目的1、掌握闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理；2、掌握双闭环直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定；二、实验线路及原理双闭环直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节。由于调速系统的主要参量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可抑制电网电压扰动对转速的影响，实验系统的组成如图21所示。系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压UG的大小即可改变电机的转速。速度调节器ASR、电流调节器ACR均设有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制启动电流的目的；ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制移相角的目的。启动时，当加入给定电压UG后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速（即UGUFN），并在出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定动行在略低于给定转速的数值上。图21双闭环直流调速系统原理图三、实验内容1、各控制单元调试；2测定开环机械特性及高、低速时系统闭环静态特性NF（ID）；3闭环控制特性NF（UG）的测定；4记录系统动态波形。四、实验设备1、交直流调速实验台2、JPDL04实验箱3、JPDL05实验箱4、JPDL08实验箱5、JPDJ32直流电动机6、JPDJ34直流发电机7、JPDJ471电机导轨、旋转编码器8、JPDJ37实验箱；9、示波器、万用表。五、注意事项1、系统开环运行时，不能突加给定电压而启动电机，应逐渐增加给定电压，避免电流冲击；2、双踪慢扫描示波器的两个探头的地线是通过示波器外壳接地的，故在使用时，必须使两控头的地线同电位，在实验时只用一根地线即可，以免造成短路事故；六、实验步骤1、开环外特性的测定实验步骤和数据参考上个实验，抄录于表21表21N/R/MINIDA图222、系统双闭环特性测试图23按图22，图23接线。确定电源控制屏交流电源输出切换到“直流调速”,将JPDL08挂箱上的UIF端接地，偏移电压调节旋钮RP左旋到底。将所加负载的滑动变阻器左旋到底。按下启动按钮，打开调节器电源，通过调节器面板的方向键，使SV值为6，电动机则自动运行在大约800900转左右，记录第一组数据于表22，逐渐右旋A1、A2两端电阻，改变负载的大小，依次将数据记录表22中。（注意使电流ID06A，实验过程不要调节RP）表22NR/MINIDA表23NR/MINIDA降低调节器SV值为55，转速N800R/MIN左右，逐渐左旋A1、A2两端电阻，依次测量静态特性曲线并记录于下表23中。实验完成后确认负载变阻器左旋到底，按下停止按钮，关闭总电源。3、系统动态特性的观察（选）用双踪示波器观察动态波形。在不同的系统参数下（速度调节器的增益、速度调节器的积分电容、电流调节器的增益、电流调节器的积分电容、速度反馈的滤波电容、电流反馈的滤波电容），用记忆示波器观察、记录下列动态波形1突加负载（20100）时的电动机电枢电流波形和转速波形；2突降负载（10020）时电动机的电枢电流波形和转速波形。八、实验报告1、根据实验数据，画出闭环控制特性曲线NFUG；写出相关公式。2、根据实验数据，画出两种转速时的闭环机械特性NFID；写出相关公式。3、如何估计ASR、ACR参数变化对动态过程的影响4、要改变转速应调节什么参数要改变最大电流应调节什么参数5、电流负反馈线未接好或极性接错，会产生什么后果6、转速反馈线接错极性会产生什么现象实验三交流变频器调速控制一、实验目的1、通过对MM440变频器的调试，了解通用变频器的工作原理。2、通过对MM440变频器的调试，了解异步电动机调速的原理。3、通过对MM440变频器的调试，掌握变频器的各种运行方式。二、实验原理如图31所示是MM440变频器的原理图，上半部分是主回路由L1，L2，L3输入三相电源，一般是线电压为380V动力电源，通过内部的整流滤波变成直流电源，经过逆变电路输出给交流电动机电动机。下半部分为控制回路，左边为输入，右边为输出，1、2端子为模拟电源，3、4端子为模拟输入通道1，10、11端子为模拟输入通道2。5、6、7、8、16、17端子是多功能输入数字输入端子。9、28端子是数字信号电源。15、16温度保护端子。右边部分是输出部分，12、13端子是模拟输出通道1；26、27是模拟输入通道2。29，30是RS485通讯接口，遵循西门子USS协议，通过485模块可以与电脑连接。图31变频器原理图三、实验内容1、变频器的面板给定频率调试。2、变频器的数字端子给定调试。3、变频器的模拟量给定调试。四、实验步骤将三相电源接入L1，L2，L3（已接好），变频器输出U，V，W接入鼠笼电机，星型接法。一台使用过的变频器，或者不知道内部参数状态的情况下，都需要对其进行出厂值参数的初始化。初始化过程A设置参数P00033。按P找到P003，按P进入，选3，按P退出。B设置参数P001030C设置参数P09701，显示BUSY，等待D完成后显示P0970复位完成。按FN再按P回到频率显示。1、面板控制面板方式给定参数设定，设置参数，P070001选P0700后，按P出现UN000再按P，选1。命令给定来源于面板设置参数，P100001频率给定来源于面板控制正反转,使用面板上的双箭头按键这样参数设定完毕，按FN，使面板显示R0000后按P就可以通过面板调试了，面板上的启动，停止，反转，频率上升频率下降。调节频率测量转速，观察现象并记录数据填入表31。表31给定频率（HZ）101520253035404550UAB2、数字端子输入调试1数字输入如图31中端子5，6，7，8，16，17，9部分（内部已经接好），只需要拨动开关进行数字量的给定，变频器输出U，V，W接入鼠笼电机，星型接法。2参数设置设置参数，P00033，表示专家级用户设置参数，P070002命令给定来源于数字端子控启动停止设置参数，P100003频率给定来源于端子设定的固定频率设置参数，P0701017固定频率二进制编码DIN1设置参数，P0702017固定频率二进制编码DIN2设置参数，P0703017固定频率二进制编码DIN3设置参数，P070501正转DIN5设置参数，P100105设置参数，P1002010设置参数，P1003015设置参数，P1004025设置参数，P1005035设置参数，P1006040设置参数，P1007045设置完毕，这样参数设定完毕后，按FN，使面板显示R0000后按P就可以通过面板调试了。通过拨动数字开关（往上拨动为接通），就可以进行端子调试了。16（DIN5）正转，17（DIN6）反转，5（DIN1），6（DIN2），7（DIN3）二进制编码控制多段频率给定值，通过编码调节输出频率，观察现象，将数据填入下表32中。表32数字编码（7、6、5）001010011100101110111面板显示DIN51方向1111111UAB3、模拟量给定频率调试1将本实验挂箱的47K电位器器两端接1、2两个端子，将电位器的中间段连接4号端子，10V直流电源正连接3号端子。2参数设置设置参数，P00033表示专家级用户设置参数，P070002命令给定来源于数字端子控启动停止设置参数，P100002频率给定来源于模拟输入通