三相晶闸管全控桥式整流直流调速系统的调试

1、实 验 报 告课程名称 专业班级 姓 名 学 号 电气与信息学院和谐 勤奋 求是 创新实验教学考核和成绩评定办法1 课内实验考核成绩，严格按照该课程教学大纲中明确规定的比重执行。实验成绩不合格者，不能参加课程考试，待补做合格后方能参加考试。2 单独设立的实验课考核按百分制评分，考核内容应包括基本理论、实验原理和实验。3 实验考核内容包括：1）实验预习；2）实验过程（包括实验操作、实验记录和实验态度、表现）；3）实验报告；权重分别为0.2 、0.4 、 0.4；原则上根据上述三个方面进行综合评定。学生未取得1）和2）项成绩时，第3）项成绩无效。4 实验指导教师应严格按照考核内容分项给出评定成绩，

2、并及时批改实验报告，给出综合成绩，反馈实验中出现的问题。实验成绩在教师手册中有记载。实验报告主要内容一 实验目的 二 实验仪器及设备三 实验原理四 实验步骤五 实验记录及原始记录六 数据处理及结论七 实验体会（可选项）注：1. 为了节省纸张，保护环境，便于保管实验报告，统一采用A4纸，实验报告建议双面打印（正文采用宋体五号字）或手写,右侧装订。2. 实验类别指验证、演示、综合、设计、创新（研究）、操作六种类型实验。3. 验证性实验：是指为了使学生巩固课程基本理论知识而开设的强调演示和证明，注重实验结果（事实、概念或理论）的实验。4. 综合性实验：是指实验内容涉及本课程的综合知识或本课程相关的课

3、程知识的实验。5. 设计性实验：是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。实验题目直流电动机双闭环调速系统实验室实验时间 年 月 日 实验类别 验证 同组人数 成 绩指导教师签字：一、实验目的1、理解双闭环直流调速系统的结构特点、工作原理和保护环节的作用；2、掌握双闭环直流调速系统各单元的联接；3、学会双闭环直流调速系统的调试、性能分析和故障排除。二、实验电路和工作原理1、主电路见图1。2、整流变压器及同步变压器电路见图2。3、S3B三相集成触发电路见图3。4、电流调节器和速度调节器见图4。图1图2图3 图4 图中运放器U1B构成的电路为电流调节器，它是在比例积

4、分调节器的基础上，增加了一个510K的反馈电阻，有利电流环的稳定。它输出电压的极性为正，8.2V稳压管为正向限幅。3.3K电位器整定增益，470电阻为防止增益过大。 图中运放器U1A构成的电路为速度调节器，它是比例积分调节器与惯性调节器的综合，也是为了增加缓冲作用和速度环的稳定。它输出电压的极性为负，8.2V稳压管为反向限幅，其给定电压为08V。在运放器输入端还设置了一个由-12V电压、2M和5.1K电阻组成的分压电路，提供一个-0.03V负偏置电压，以防止干扰信号引起误动动作。 图中运放器U1C为反相器（输出电压极性为负），它与8.2V稳压管，2K电阻及+12V电源为触发电路提供08.2V的

5、给定电压。 图中I1、I2和I3为三相电流互感器的输出，它们经三相桥式整流后，成为电流反馈的直流信号。68电位器整定电流信号电压，使电枢电流Id=1.0A时，UI= 0.15V（±75mv）。此信号经阻容滤波后，送往运放器U2A的输入端，U2A为一惯性调节器，它输出的电流信号的极性为正，与速度调节器输出的负极性电压比较，构成负反馈，送往电流调节器。 与此同时，由惯性调节器输出的电流信号，还送往由运放器U2B构成的比较器的（+）端，去与由+12V电源、15K及RP8电阻构成的基准电压（比较器的（-）端）去进行比较。（此基准电压代表截至电流的数值）。当电流信号大于基准电压（意味着电流超过

6、了截至电流）时，则比较器立即输出饱和电压（+11V）（正极性），送往电流调节器输入端，导致电流调节器使电流迅速下降，从而起到电流截至保护作用（作用时间仅为10ms），（否则为100 ms）。而且U2B还有自锁作用（由二极管及2K电阻构成的正反馈）。若不断开电源，排除故障，系统不会工作。由上述分析可见，由U2A构成的为电流负反馈环节，起限流作用；而由U2B构成的为电流截止负反馈环节，起过电流保护作用。 双闭环直流调速系统的示意图如图5所示。图5 转速双闭环直流调速系统框图由图可见，速度和电流双闭环调速系统是由速度调节器ASR和电流调节器ACR串接后分成两级去进行控制的，即由ASR去“驱动”ACR

7、，再由ACR去“驱动”触发器。电流环为内环，速度环为外环。ASR和ACR在调节过程中起着各自不同的作用：A、电流调节器ACR的作用：稳定电流，使电流保持在IdUsim的数值上。从而： 依靠ACR的调节作用，可限制最大电流，IdUsim，式中为电流反馈系数，Usim为电流调节器给定电压的最大值，调节RP4,即可调节Usim的大小。亦即调节最大电流Idm的数值。 当电网波动时，ACR维持电流不变的特性，使电网电压的波动，几乎不对转速产生影响。B、速度调节器ASR的作用：稳定转速，使转速保持在n Usn a的数值上。式中Usn为转速调节器的给定电压，a为转速反馈系数，因此在负载变化（或参数变化或各环

8、节产生扰动）而使转速出现偏差时，则靠ASR的调节作用来消除速度偏差，保持转速恒定。式中Usn为速度调节器的给定电压，调节RP1，即可调节Usn的大小，亦即调节转速的大小；a为转速反馈系数，整定RP6，即可整定 a的数值，整定a是为了整定Usn为最大时的转速（通常为额定转速）。三、实验设备1、高自GDKS-4型（或5型）实验装置单元（10）+（11）+（14）+（15）+（16）2、直流电机机组3、可变电阻器（200、2A）4、双踪示波器5、万用表四、实验内容与实验步骤1、 对双闭环直流调速系统进行调试时，要列出调试大纲，调试的顺序大致是：先单元，后系统；先控制回路，后主电路；先检验保护环节，后

9、投入运行；通电调试时，先电阻负载，后电机负载；先调内环（电流环），后调外环（速度环）；对PI调节器，一般先将反馈电容短接，或与反馈RC并高值电阻200K 2M（此系统已并联高值电阻）。调试时，加给定电压，要从低到高，逐步加大，开始时，可先加13额定值（此处为3V左右）；要从空载轻载额定负载，逐步增大）。2、 这里采取先实验（七），后实验（八），基本上体现了上述原则，因此本实验是在电力电子实验（七）的基础上进行的，所以要首先完成实验（七）的全部接线和实验内容。在此基础上：再切断供电电源。加入电流调节器与速度调节器（单元10）；以单元10的输出电压UC，取代原先的给定电源；对单元10，加上

10、7;12V电压及公共线，在给定电压处，接入RP1输出的US电压。在I1、I2和I3处接入电流反馈信号；在Ufn 接入由直流机组输出的转速负反馈信号Un注意其极性，应将（-）端接Ufn，（+）端接地；从而完成单元（10）的联线，并接上±12V电源。3、 电流环的调试与整定。由于电流负反馈与电流截止负反馈会相互作用，所以要分别加以整定。事实上，只有当前者失效后，后者才起作用；所以，还是先调电流负反馈环节，调好后折去，再调电流截止负反馈。待两个分别都调试好以后，再同时接上去。下面分别介绍如下： 先以200（2A）的变阻器（R）作负载，并置滑动触点于电阻为最大值，串入电流表（2A档）（单元7

11、），然后接在主电路输出端。 转速负反馈电压Ufn暂不接入。调节RP1，使给定输入一个很小的电压（1.5V左右），使速度调节器（U1A1*）输出为负限幅值（-8.2V左右）。 电流负反馈环节整定。<1> 调节RP4输出（-2.6V）左右。<2> 调节负载电阻RId=1.2IN=1.2A（取IN=1.0A）<3> 调节RP6UI100mv。（UI为RP6两端电压）<4> 调节RP7Ufi2.5V.( Ufi为U2A输出)<5> 将Ufi接入U1B输入端，再适当整定RP4与RP7，使Id保持1.2A。<6> 在上述过程中，可同时

12、调节负载电阻，使Id=1.2IN=1.2A保持不变。（整定毕） 电流截止负反馈环节的整定。<1> 保持RP4与RP7位置不变。<2> 在U1B输入端折去Ufi信号。<3> 调节负载电阻RId=1.5IN=1.5×1.0A1.5A。<4> 测量U2A输出，此时Ufi约为4.0V左右。<5> 调节RP8使分压处电位U0Ufi（ U0Ufi）。（U0为电位器RP8上端电位）<6> 将U0接入U2B反相输入端51 K电阻处。<7> 将Ufi接入在U2B正相输入端2K处。<8> 调节RP8使U2B处

13、于翻转边缘（翻转时，输出由0V+11V）。<9> 将U2B输出接入U1B输入端，控制电路应截止。（整定毕）4、速度环的调试与整定。 将直流电动机电枢串100变阻器（作启动电阻），串接在直流稳压电源上，（开机前，使电压为最小，以防启动时冲击电流过大），然后逐步加大电压（由0V90V），使电动机转速达到额定转速（1000Vmin）。 将测速发电机输出Un（12V左右）接到图8-1的接线端（注意极性），调节RP2，使分压后的输出Ufn=7.5V左右。至此测速反馈环节整定完毕。 将直流电动机取代变阻器作主电路负载（机组光电测速装置接220V交流电源，涡流装置电源接单相调压器）。 先将RP1

14、调至最低（OV），再一次检查各单元之间的联线有无差错，若正确无误，且接线牢靠，则接通电源。 调试时，先调电流环。即先以Us代替速度调节器输出（此时速度调节器不接入）。调节Us，使电动机加速，并稳定运行。若有振荡，则可减少电流调节器增益（调节RP5）或调节电流反馈信号的大小（调节RP7），使UfI与电流调节器的给定信号（由RP4调节）相匹配。 待电流环整定后，再接入速度调节器。给定电压Us在0V8V之间可调，观察系统运行是否正常，有无振荡，转速能否调节。电压、电流波形是否正常。若接入速度调节器后，出现振荡，则可适当减少速度调节器增益（调节RP3），或调节转速反馈信号的大小（调节RP2），使Ufn

15、与Us相匹配。 若系统运行正常，电动机的电压、电流波形见图6。图65、机械特性测定 电机在一定的电压下（如Ud=90V），先通过涡流制动装置（调节交流调压器，电压由0100V）加载，然后再适当增加机械制动力。使电机电流分别为空载，0.3A,0.5A,0.7A，0.9A和1.1A，同时记录下对应的电机转速。Ud90V电机电流Id(A)空载0.30.50.70.91.1电机转速n(rmin) 调节RP1，使电机电压分别为Ud70V，Ud50V，重复上述实验，并记录下有关数据。6、记录下，Ud90V、Ud=70V及Ud50V时，不同负载时的电压与电流波形。五、实验注意事项1、实验（七）所列的注意事项；2、对指导书中的叙述仔细阅读，认真领会，写好调试大纲与实验步骤；3、要逐