运动控制新版系统试验参考指导书

运动控制系统试验项目一览表试验室名称：电机拖动试验室课程名称：运动控制系统适用专业：电气工程及自动化、自动化试验总课时：16设课方法：课程试验（“课程试验”或“独立设课”二选一）是否为网络试验：否（“是”或“否”二选一）序号试验项目名称学时试验类别试验要求试验类型每组人数关键设备名称目标和要求1晶闸管直流调速系统关键单元调试2专业必修综合4电机拖动试验台见试验指导书2不可逆单闭环直流调速系统静特征研究2专业必修综合4电机拖动试验台见试验指导书3双闭环晶闸管不可逆直流调速系统4专业必修综合4电机拖动试验台见试验指导书4闭环可逆直流脉宽调速系统2专业必修综合4电机拖动试验台见试验指导书5晶闸管直流调速系统参数和步骤特征测定2专业必修综合4电机拖动试验台见试验指导书6逻辑无环流可逆直流调速系统2专业必修综合4电机拖动试验台见试验指导书7异步电动机SPWM和电压空间矢量变频调速系统2专业必修综合4电机拖动试验台见试验指导书试验一晶闸管直流调速系统关键单元调试=1\*DBNUM3一．试验目标1．熟悉直流调速系统关键单元部件工作原理及调速系统对其提出要求。2．掌握直流调速系统关键单元部件调试步骤和方法。=2\*DBNUM3二．试验内容1．调整器调试2．电平检测器调试3．反号器调试4．逻辑控制器调试=3\*DBNUM3三．试验设备及仪器1．教学试验台主控制屏。2．NMCL—31A组件3．NMCL—18组件4．双踪示波器5．万用表=4\*DBNUM3四．试验方法1．速度调整器（ASR）调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)扭子开关扳向“解除”。注意：正常使用时应“封锁”，以防停机时忽然开启。（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调整器为PI调整器，加入一定输入电压（由NMCL—31给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。（2）测定输入输出特征将反馈网络中电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调整器为P调整器，向调整器输入端逐步加入正负电压，测出对应输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。（3）观察PI特征拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容，（必需按下选择开关，绝不能开路），突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压改变规律，改变调整器放大倍数及反馈电容，观察输出电压改变。反馈电容由外接电容箱改变数值。2．电流调整器（ACR）调试按图1-5接线。（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调整器为PI调整器，加入一定输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于6V。（2）测定输入输出特征将反馈网络中电容短接（“9”、“10”端短接），使调整器为P调整器，向调整器输入端逐步加入正负电压，测出对应输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。（3）观察PI特征拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压改变规律，改变调整器放大倍数及反馈电容，观察输出电压改变。反馈电容由外接电容箱改变数值。3．电平检测器调试（1）测定转矩极性判别器（DPT）环宽，要求环宽为0.4~0.6伏，统计高电平值，调整RP使环宽对称纵坐标。具体方法：（a）调整给定Ug，使DPT“1”脚得到约0.3V电压，调整电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。（b）调整负给定，从0V起调，当DPT“2”端从“0”变为“1”时，检测DPT“1”端应为-0.3V左右，不然应调整电位器，使“2”端电平改变时，“1”端电压大小基础相等。（2）测定零电流检测器（DPZ）环宽，要求环宽也为0.4~0.6伏，调整RP，使回环向纵坐标右侧偏离0.1~0.2伏。具体方法：（a）调整给定Ug，使DPZ“1”端为0.7V左右，调整电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。（b）减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.1～0.2V范围内，不然应继续调整电位器RP。（3）按测得数据，画出两个电平检测器回环。4．反号器（AR）调试测定输入输出百分比，输入端加+5V电压，调整RP，使输出端为-5V。5．逻辑控制器（DLC）调试测试逻辑功效，列出真值表，真值表应符合下表：输入UM110001UI100100输出Uz(Ublf)000111UF(Ublr)111000调试时阶跃信号可从给定器得到。调试方法：按图1-6接线（a）给定电压顺时针到底，Ug输出约为12V。（b）此时上下拨动NMCL—31中G（给定）部分S2开关，Ublf、Ublr输出应为高、低电平改变，同时用示波器观察DLC“5”，应出现脉冲，用万用表测量，“3”和“Ublf”，“4”和“Ublr”等电位。（c）把+15V和DLC“2”连线断开，DLC“2”接地，此时拨动开关S2，Ublr、Ublf输出无改变。五.试验汇报1．画各控制单元调试连线图。2．画出各调整器和电平检测器输入输出特征曲线。试验二不可逆单闭环直流调速系统静特征研究一．试验目标1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下工作。2．研究直流调速系统中速度调整器ASR工作及其对系统静特征影响。3．学习反馈控制系统调试技术。二．预习要求1．了解速度调整器在百分比工作和百分比—积分工作时输入—输出特征。2．搞清不可逆单闭环直流调速系统工作原理。三．试验线路及原理见图。四．试验设备及仪表1．MCL系列教学试验台主控制屏。2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。3．MCL—33(A)组件或MCL—53组件。4．MEL-11挂箱5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件）。7．直流电动机M03。8．双踪示波器。五．注意事项1．直流电动机工作前，必需先加上直流激磁。2．接入ASR组成转速负反馈时，为了预防振荡，可预先把ASRRP3电位器逆时针旋到底，使调整器放大倍数最小，同时，ASR“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。注意：必需加DZS零速封锁信号，且正常使用时应“封锁3．测取静特征时，须注意主电路电流不许超出电机额定值（1A）。4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应复位开关SB1即可正常工作。6．系统开环连接时，不许可突加给定信号Ug起动电机。7．起动电机时，需把MEL-13测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。8．改变接线时，必需先按下主控制屏总电源开关“断开”红色按钮，同时使系统给定为零。9．双踪示波器两个探头地线经过示波器外壳短接，故在使用时，必需使两探头地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。六．试验内容1．带转速负反馈有静差工作系统静特征a．断开G（给定）和Uct连接线，ASR输出接至Uct，把ASR“5”、“6b．合上主控制屏绿色按钮开关，调整Uuv，Uvw，Uwu为200伏。c．调整给定电压Ug至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调整ASR调整电容和反馈电位器RP3，使电机稳定运行。调整测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载范围内测取7～8点，读取Ud、id、n。id（A）Ud（V）n（r/min） 2．测取调速系统在带转速负反馈时无静差闭环工作静特征a．断开ASR“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接MEL—11电容器，可预置7b．调整给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500转/分。在额定至空载范围内测取7～8个点。id（A）Ud（V）n（r/min）七．试验汇报绘制试验所得静特征，并进行分析、比较。八．思索题系统在开环、有静差闭环和无静差闭环工作时，速度调整器ASR各工作在什么状态？试验时应怎样接线？试验三双闭环晶闸管不可逆直流调速系统一．试验目标1．了解双闭环不可逆直流调速系统原理，组成及各关键单元部件原理。2．熟悉电力电子及教学试验台主控制屏结构及调试方法。3．熟悉NMCL-18，NMCL-33结构及调试方法4．掌握双闭环不可逆直流调速系统调试步骤，方法及参数整定。二．试验内容1．各控制单元调试2．测定电流反馈系数。3．测定开环机械特征及闭环静特征。4．闭环控制特征测定。5．观察，统计系统动态波形。三．试验系统组成及工作原理双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调整器综合调整，因为调速系统调整关键量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这么可抑制电网电压波动对转速影响，试验系统控制回路图1-8b所表示，主回路可参考图1-8a所表示系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压大小即可方便地改变电机转速。ASR,ACR全部有限幅步骤，ASR输出作为ACR给定，利用ASR输出限幅（5V）可达成限制起动电流目标,ACR输出作为移相触发电路控制电压，利用ACR输出限幅（6V）可达成限制min和min目标（限制最大输出电压）。当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定最大起动电流加速起动，直到电机转速达成给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最终稳定运行在略低于给定转速数值上。四．试验设备及仪器1．教学试验台主控制屏。2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．NMCL—18组件5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机M016．直流电动机M037．双踪示波器8．万用表五．注意事项1．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。注意：电流环调试整定用主电路图（不加励磁）2．系统开环连接时，不许可突加给定信号Ug起动电机注意：电流环调试整定用主电路图（不加励磁）3．改变接线时，必需先按下主控制屏总电源开关“断开”红色按钮，同时使系统给定为零。4．进行闭环调试时，若电机转速达最高速且不可调，注意转速反馈极性是否接错。5．双踪示波器两个探头地线经过示波器外壳短接，故在使用时，必需使两探头地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。六.试验方法1．按图接线，未上主电源之前，检验晶闸管脉冲是否正常。（略）（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同双脉冲（2）检验相序（U、V、W），用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，不然，应调整输入电源。（3）将控制一组桥触发脉冲通断六个直键开关弹出，用示波器观察每只晶闸管控制极，阴极，应有幅度为1V—2V脉冲。2．双闭环调速系统调试标准（1）先部件，后系统。即先将各单元特征调好，然后才能组成系统。（给定单元、整流器、二个调整器、电流反馈步骤、速度反馈步骤）（2）先开环，后闭环，即使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系统。（3）先内环，后外环。即先调试电流内环，然后调转速外环。3．开环外特征测定（略）（1）控制电压Uct由给定器Ug直接接入。主回路按图1-8a接线，直流发电机所接负载电阻RG断开，短接限流电阻RD（2）使Ug=0，调整偏移电压电位器，使α稍大于90°。（3）NMCL-32“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出。（4）逐步增加给定电压Ug，使电机起动、升速，调整Ug使电机空载转速n0=1500r/min，再调整直流发电机负载电阻RG，改变负载，在直流电机空载至额定负载范围，测取7～8点，读取电机转速n，电机电枢电流Id，即可测出系统开环外特征n=f(Id)。n(r/min)I(A)注意，若给定电压Ug为0时，电机缓慢转动，则表明α太小，需后移4．单元部件调试ASR调试方法和试验=2\*DBNUM3二相同。注意：必需加DZS零速封锁信号，且正常使用时应“封锁”，以防停机时忽然开启。ACR调试：使调整器为PI调整器，加入一定输入电压，调整正，负限幅电位器，使脉冲前移300,使脉冲后移=300，反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。5．系统调试（关键内容）将Ublf接地，Ublr悬空，即使用=1\*DBNUM3一组桥六个晶闸管。（1）电流环调试电动机不加励磁（a）系统开环，即控制电压Uct由给定器Ug直接接入，主回路接入电阻RD并调至最大（RD由NMEL—03两只900Ω电阻并联）。逐步增加给定电压，用示波器观察晶闸管整流桥两端电压波形。在一个周期内，电压波形应有6个对称波头平滑改变。（b）增加给定电压，减小主回路串接电阻RD=450Ω，直至Id=1.1Ied，再调整NMCL-33挂箱上电流反馈电位器RP，使电流反馈电压Ufi近似等于速度调整器ASR输出限幅值+5V（ASR输出限幅可调为±5V）。（注意：电流反馈信号接入电流调整器，方便考虑调整器输入电阻影响）（c）NMCL—31G（负给定）输出电压Ug接至ACR“3”端，ACR输出“7”端接至Uct，即系统接入已接成PI调整ACR组成电流单闭环系统。ACR“9”、“10”端接可调电容，可预置7μF，ACR输出限幅值（6V），同时，反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。逐步增加给定电压Ug，使之等于ASR输出限幅值（-5V），观察主电路电流是否小于或等于1.1Ied，如Id过大，则应调整电流反馈电位器，使Ufi增加，直至Id<1.1Ied；如Id<Ied，则可将Rd减小直至切除，此时应增加有限，小于过电流保护整定值，这说明系统已含有限流保护功效。测定并计算电流反馈系数（2）速度变换器调试电动机加额定励磁，短接(去掉)限流电阻RD。（a）系统开环，即给定电压Ug直接接至Uct，Ug作为输入给定，逐步加正给定，当转速n=1500r/min时，调整FBS（速度变换器）中速度反馈电位器RP，使速度反馈电压为-5V左右，计算速度反馈系数。（b）速度反馈极性判定：系统中接入ASR组成转速单闭环系统，即给定电压Ug接至ASR第2端，ASR第3端接至Uct。调整Ug（Ug为负电压），若稍加给定，电机转速即达最高速且调整Ug不可控，则表明单闭环系统速度反馈极性有误。但若接成转速—电流双闭环系统，因为给定极性改变，故速度反馈极性可不变。6．系统特征测试将ASR,ACR均接成PI调整器接入系统，形成双闭环不可逆系统。（尤其注意：必需连接零速封锁信号并“解除”）ASR调试：（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；（b）“5”、“6”端接入可调电容，预置5～7μF；（不能开路）（c）调整RP1、RP2使输出限幅为±5V。（1）机械特征n=f（Id）测定（a）调整转速给定电压Ug，使电机空载转速至1500r/min，再调整发电机负载电阻Rg，在空载至额定负载范围内分别统计7～8点，可测出系统静特征曲线n=f（Id）n(r/min)I(A)（2）闭环控制特征n=f(Ug)测定调整Ug，统计Ug和n，即可测出闭环控制特征n=f(Ug)。n(r/min)Ug(V)7．系统动态波形观察用二踪慢扫描示波器观察动态波形，用数字示波器统计动态波形（扫描周期200ms或500ms）。在不一样调整器参数下，观察，统计下列动态波形：（1）突加给定起动时，电动机电枢电流波形和转速波形。（2）突加额定负载时，电动机电枢电流波形和转速波形。（3）突降负载时，电动机电枢电流波形和转速波形。注：电动机电枢电流波形观察可经过ACR第“1”端（电流反馈信号）转速波形观察可经过ASR第“1”端（电压反馈信号）七．试验汇报1．依据试验数据，画出闭环控制特征曲线。2．依据试验数据，画出闭环机械特征，并计算静差率。3．依据试验数据，画出系统开环机械特征，计算静差率，并和闭环机械特征进行比较。

试验四闭环可逆直流脉宽调速系统一．试验目标1．掌握闭环可逆直流脉宽调速系统组成、原理及各关键单元部件工作原理。2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525组成、功效和工作原理。3．熟悉H型PWM变换器多种控制方法原理和特点。4．掌握闭环可逆直流脉宽调速系统调试步骤、方法及参数整定。二．试验内容1．PWM控制器SG3525性能测试。2．控制单元调试。3．系统开环调试。4．系统闭环调试5．系统稳态、动态特征测试。6．H型PWM变换器不一样控制方法时性能测试。三．试验系统组成和工作原理在中小容量直流传动系统中，采取自关断器件脉宽调速系统比相控系统含有更多优越性，所以日益得到广泛应用。双闭环脉宽调速系统原理框图图1—10所表示。图中可逆PWM变换器主电路系采取IGBT所组成H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时步骤，GD为MOS管栅极驱动电路，FA为瞬时动作过流保护。脉宽调制器UPW采取美国硅通用企业（SiliconGeneral）第二代产品SG3525，这是一个性能优良，功效全、通用性强单片集成PWM控制器。因为它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器设计及调试，故取得广泛使用。=4\*DBNUM3四．试验设备及仪器1．教学试验台主控制屏。2．NMCL—31A组件3．NMCL—22组件或NMCL—10A组件4．NMEL—03组件5．NMCL—18组件6．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机M017．直流电动机M038．双踪示波器9．万用表五．注意事项1．直流电动机工作前，必需先加上直流激磁。2．接入ASR组成转速负反馈时，为了预防振荡，可预先把ASRRP3电位器逆时针旋到底，使调整器放大倍数最小，同时，ASR“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。3．测取静特征时，须注意主电路电流不许超出电机额定值（1A）。4．系统开环连接时，不许可突加给定信号Ug起动电机。5．改变接线时，必需先按下主控制屏总电源开关“断开”红色按钮，同时使系统给定为零。6．试验时需要尤其注意起动限流电路继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。尤其注意：PWM柜子地必需和给定单元地相连，不然，给定电压无回路，控制无效。该柜子不像晶闸管整流柜地线是相连。六．试验方法1．开环系统调试主回路按图1—10a接线，控制回路可参考图1—10b，但调整器不接，控制回路直接将NMCL-31给定接至NMCL-22UPW“3”端，并将UPW“2”端和DLD“1”端相连，驱动电路G1、G2、G3、G（1）电流反馈系数调试（电机电枢接入主电路6、7脚。若从5、7引出则无电流反馈电压。5、6脚之间为霍尔电流传感器。）a．将正、负给定均调到零，合上主控制屏电源开关，接通直流电机励磁电源。b．调整正给定，电机开始起动直至达1500r/minc．给电动机拖加负载，即逐步减小发电机负载电阻，直至电动机电枢电流为1A。d．调整“FBA”电流反馈电位器，用万用表测量“9”端电压达2V左右。（必需接入电路，不然，输入电阻作为负载电阻会使整定值减小。）（2）速度反馈系数调试在上述试验基础上，再次调整电机转速1400r/min，调整NMCL-31A“FBS”电位器，使速度反馈电压为-5V（3）系统开环机械特征测定参考速度反馈系数调试方法，使电机转速达1400r/min，改变直流发电机负载电阻（900并联，调至最大）Rd，在空载至额定负载范围内测取7—8个点，统计对应转速n和直流电动机电流id。n=1400r/minn(r/min)id(A)调整给定，使n=1000/min和n=500r/min，作一样统计，可得到电机在中速和低速时机械特征。n=1000r/minn(r/min)id(A)M(N.m)n=500r/minn(r/min)id(A)M(N.m)断开主电源，NMCL-31AS1开关拨向“负给定”，然后根据以上方法，测出系统反向机械特征。2．闭环系统调试控制回路可按图1—10b接线，将ASR，ACR均接成PI调整器接入系统，形成双闭环不可逆系统。（必需遵照“先空载，后带载；先步骤，后系统；先内环，后外环”标准。先检验PWM及驱动信号，Ug=0时，占空比为50%。再检验整流桥电容滤波输出是否为300V，正常则接入桥式可逆斩波电路。最终将PWM方波加入驱动，检验6、7脚是否为直流0V。若正常，则可接入电机，进行开环系统运行。）（1）速度调整器调试。注意：必需加DZS零速封锁信号，且正常使用时应“封锁”，以防停机时忽然开启。（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；（b）“5”、“6”端接入可调电容器，预置5～7μF；（c）调整RP1、RP2使输出限幅为±2V。（ASR输出限幅值可取±2V）。（2）电流调整器调试（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；（b）“5”、“6”端接入可调电容器，预置5～7μF；（c）NMCL-31S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，调整NMCL-31RP1电位器，使ACR输出正饱和，调整ACR正限幅电位器RP1，用示波器观察NMCL-22DLD“2”脉冲，不可移出范围（约为±3.2V~±3.5V）。注：ACR输出限幅值可取±3V。S1开关打向下至“负给定”，调整NMCL-31RP2电位器，，使ACR输出负饱和，调整ACR负限幅电位器RP2，用示波器观察NMCL-22DLD“2”3．系统静特征测试（1）机械特征n=f（Id）测定NMCL-31S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，逆时针调整NMCL-31RP1电位器到底。合上主电路电源，逐步增加给定电压Ug，使电机起动、升速，调整Ug使电机空载转速n0=1500r/min，再调整直流发电机负载电阻RG，改变负载，在直流电机空载至额定负载范围，测取7～8点，读取电机转速n，电机电枢电流Id，可测出系统正转时静特征曲线n=f（Id）。n(r/min)I(A)断开主电源，S1开关打向下至“负给定”，逆时针调整NMCL-31RP2电位器到底。合上主电路电源，逐步增加给定电压Ug，使电机起动、升速，调整Ug使电机空载转速n0=1500r/min，再调整直流发电机负载电阻RG，改变负载，在直流电机空载至额定负载范围，测取7～8点，读取电机转速n，电机电枢电流Id，可测出系统反转时静特征曲线n=f（Id）。n(r/min)I(A)（2）闭环控制特征n=f(Ug)测定S1开关扳向上，调整NMCL-31给定电位器RP1，统计给定输出Ug和电动机转速n，即可测出闭环控制特征n=f(Ug)。n(r/min)Ug(V)七．试验汇报1．列出开环机械特征数据,画出对应曲线，计算出满足S=0.05时闭环系统调速范围。2．列出闭环机械特征数据，画出对应曲线，计算出满足S=0.05时闭环系统调速范围，并和开环系统调速范围相比较。3．对试验中感爱好现象分析、讨论。4．试验收获、体会和改善意见。八．思索题和采取晶闸管移相控制直流调速系统相对比，试归纳采取自关断器件脉宽调速系统优点。试验五晶闸管直流调速系统参数和步骤特征测定一．试验目标1．了解电力电子及电气传动教学试验台结构及布线情况。2．熟悉晶闸管直流调速系统组成及其基础结构。3．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈步骤测定方法。二．试验内容1．测定晶闸管直流调速系统主电路电阻R2．测定晶闸管直流调速系统主电路电感L3．测定直流电动机—直流发电机—测速发电机组（或光电编码器）飞轮惯量GD24．测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td5．测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM6．测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM7．测定晶闸管触发及整流装置特征Ud=f(Uct)8．测定测速发电机特征UTG=f(n)三．试验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机——发电机组等组成。本试验中，整流装置主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Ug作为触发器移相控制电压，改变Ug大小即可改变控制角，从而取得可调直流电压和转速，以满足试验要求。四．试验设备及仪器1．教学试验台主控制屏。2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）5．直流电动机M036．双踪示波器7．万用表五．注意事项1．因为试验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。2．为预防电枢过大电流冲击，每次增加Ug须缓慢，且每次起动电动机前给定电位器应调回零位，以防过流。3．电机堵转时，大电流测量时间要短，以防电机过热。六．试验方法1．电枢回路电阻R测定电枢回路总电阻R包含电机电枢电阻Ra，平波电抗器直流电阻RL和整流装置内阻Rn，即R=Ra+RL+Rn为测出晶闸管整流装置电源内阻，可采取伏安比较法来测定电阻，其试验线路图1-1所表示。将变阻器RD（可采取两只900Ω电阻并联）接入被测系统主电路，并调整电阻负载至最大。测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。NMCL-31给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调整偏移电压电位器RP2，使=150°。NMCL-32“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出，调整Ug使整流装置输出电压Ud=（30~70）Ued（可为110V），然后调整RP使电枢电流为（80~90）Ied，读取电流表A和电压表V数值为I1,U1，则此时整流装置理想空载电压为Udo=I1R+U1调整RP，使电流表A读数为40%Ied。在Ud不变条件下读取A，V表数值，则Udo=I2R+U2求解两式，可得电枢回路总电阻R=(U2-U1)/(I1-I2)如把电机电枢两端短接，反复上述试验，可得RL+Rn=(U’2-U’1)/(I’1-I’2)则电机电枢电阻为Ra=R（RL+Rn）一样，短接电抗器两端，也可测得电抗器直流电阻RL2．电枢回路电感L测定电枢电路总电感包含电机电枢电感La，平波电抗器电感LL和整流变压器漏感LB，因为LB数值很小，可忽略，故电枢回路等效总电感为L=La+LL电感数值可用交流伏安法测定。电动机应加额定励磁，并使电机堵转，试验线路图1-2所表示。合上主电路电源开关，用电压表和电流表分别测出通入交流电压后电枢两端和电抗器上电压值Ua和UL及电流I，从而可得到交流阻抗Za和ZL，计算出电感值La和LL。试验时，交流电流有效值应小于电机直流电流额定值，Za=Ua/IZL=UL/I3．直流电动机—发电机—测速发电机组飞轮惯量GD2测定。电力拖动系统运动方程式为式中M—电动机电磁转矩，单位为N.m;ML负载转矩，空载时即为空载转矩MK，单位为N.m;n电机转速，单位为r/min;电机空载自由停车时，运动方程式为故式中GD2单位为N.m2.MK可由空载功率（单位为W）求出。dn/dt可由自由停车时所得曲线n=f(t)求得，其试验线路图1-3所表示。电动机M加额定励磁。NMCL-31A给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct合上主电路电源开关，调整Uct，将电机空载起动至稳定转速后，测取电枢电压Ud和电流IK，然后断开Uct，用记忆示波器拍摄曲线，即可求取某一转速时MK和dn/dt。因为空载转矩不是常数，能够转速n为基准选择若干个点（如1500r/min，1000r/min），测出对应MK和dn/dt，以求取GD2平均值。电机为1500r/min。Ud（v）IK（A）dn/dtPKMKGD2电机为1000r/min。Ud（v）IK（A）dn/dtPKMKGD24．主电路电磁时间常数测定采取电流波形法测定电枢回路电磁时间常数Td，电枢回路突加给定电压时，电流id按指数规律上升当t=Td时，有试验线路图14所表示。NMCL-31A给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct合上主电路电源开关，电机不加励磁。调整Uct，监视电流表读数，使电机电枢电流为(50~90)Ied。然后保持Uct不变，忽然合上主电路开关，用数字示波器拍摄id=f(t)波形，由波形图上测量出当电流上升至63.2稳定值时时间，即为电枢回路电磁时间常数Td。5．电动机电势常数Ce和转矩常数CM测定将电动机加额定励磁，使之空载运行，改变电枢电压Ud，测得对应n，即可由下式算出CeCe=Ke=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)Ce单位为V/(r/min)转矩常数(额定磁通时)CM单位为N.m/A，可由Ce求出CM=9.55Ce6．系统机电时间常数TM测定系统机电时间常数可由下式计算因为Tm>>Td，也能够近似地把系统看成是一阶惯性步骤，即当电枢突加给定电压时，转速n将按指数规律上升，当n抵达63.2稳态值时，所经过时间即为拖动系统机电时间常数。测试时电枢回路中附加电阻应全部切除。NMCL-31A给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct合上主电路电源开关，电动机M加额定励磁。调整Uct，将电机空载起动至稳定转速1000r/min。然后保持Uct不变，断开主电路开关，待电机完全停止后，忽然合上主电路开关，给电枢加电压，用数字示波器拍摄过渡过程曲线，即可由此确定机电时间常数。7．测速发电机特征UTG=f(n)测定试验线路图13所表示。电动机加额定励磁，逐步增加触发电路控制电压Uct，分别读取对应UTG,n数值若干组，即可描绘出特征曲线UTG=f(n)。n（r/min）UTG（V）七．试验汇报1．作出试验所得多种曲线，计算相关参数。2．由Ks=f(Uct)特征,分析晶闸管装置非线性现象。试验六逻辑无环流可逆直流调速系统=1\*DBNUM3一．试验目标1.了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统原理和组成。2.掌握各控制单元原理，作用及调试方法。3.掌握逻辑无环流可逆调速系统调试步骤和方法。4.了解逻辑无环流可逆调速系统静特征和动态特征。=2\*DBNUM3二．试验内容1．控制单元调试。2．系统调试。3．正反转机械特征n=f(Id)测定。4．正反转闭环控制特征n=f(Ug)测定。5．系统动态特征观察。=3\*DBNUM3三．试验系统组成及工作原理逻辑无环流系统主回路由二组反并联三相全控整流桥组成，因为没有环流，两组可控整流桥之间可省去限制环流均衡电抗器，电枢回路仅串接一个平波电抗器。控制系统关键由速度调整器ASR，电流调整器ACR，反号器AR，转矩极性判别器DPT，零电流检测器DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器，电流变换器FBC，速度变换器FBS等组成。其系统原理图图1-9所表示。正向起动时，给定电压Ug为正电压，无环流逻辑控制器输出端Ublf为”0”态，Ublr为”1”态，即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲封锁，主回路正组可控整流桥工作，电机正向运转。减小给定时，Ug<Ufn,使Ugi反向，整流装置进入本桥逆变状态，而Ublf,Ublr不变，当主回路电流减小并过零后，Ublf，Ublr输出状态转换，Ublf为“1”态，Ublr为“0”态，即进入它桥制动状态，使电机降速至设定转速后再切换成正向运行；当Ug=0时，则电机停转。反向运行时，Ublf为”1”态，Ublr为”0”态，主电路反组可控整流桥工作。无环流逻辑控制器输出取决于电机运行状态，正向运转，正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态，Ublf为”0”态，Ublr为”1”态，确保了正桥工作，反桥封锁；反向运转，反转制动本桥逆变，正转制动它桥逆变阶段，则Ublf为”1”态，Ublr为”0”态，正桥被封锁，反桥触发工作。因为逻辑控制器作用，在逻辑无环流可逆系统中确保了任何情况下两整流桥不会同时触发，一组触发工作时，另一组被封锁，所以系统工作过程中既无直流环流也无脉冲环流。=4\*DBNUM3四．试验设备及仪器1．教学试验台主控制屏。2．NMCL—33组件3．NMEL—03组件4．NMCL—18组件5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机M016．直流电动机M037．双踪示波器8．万用表五．试验预习1．熟悉系统接线图，分析逻辑无环流可逆直流调速系统原理。2．复习逻辑无环流可逆直流调速系统从正转切换到反转过程中，整流电压Ud，电枢电流id，转速n动态波形图。六．注意事项1．试验时，应确保逻辑控制器工作；逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。2．为了预防意外，可在电枢回路串联一定电阻，如工作正常，则可随Ug增大逐步切除电阻。七．试验方法1．按图1-9接线，未上主电源之前，检验晶闸管脉冲是否正常。（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同双脉冲（2）检验相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，不然，应调整输入电源。（3）将控制一组桥触发脉冲通断六个直键开关弹出，用示波器观察每只晶闸管控制极，阴极，应有幅度为1V—2V脉冲。（4）将Ublr接地，可观察反桥晶闸管触发脉冲。（5）用万用表检验Ublf，Ublr电压，一为高电平，一为低电平，不能同为低电平。2．控制单元调试（1）按试验四方法调试FBS，ASR，ACR（2）按试验二方法调试AR，DPT，DPZ，DLC对电平检测器输出应有下列要求转矩极性判别器DPT：电机正转输出UM为”1”态电机反转输出UM为’0”态零电流检测器DPZ：主回路电流靠近零输出UI为”1”态主回路有电流输出UI为”0”态（3）调整ASR，ACR串联积分电容，使系统正常，稳定运行。4．机械特征n=f(Id)测定测出n=1500r/min正，反转机械特征n=f(Id)，方法和试验四相同。n=1500r/minn(r/min)I(A)5．闭环控制特征测定按试验四方法测出正，反转时闭环控制特征n=f(Ug)。n(r/min)Ug(V)6．系统动态波形观察用二踪慢扫描示波器观察并统计：（1）给定值阶跃改变（正向起动正向停车反向切换到正向正向切换到反向反向停车）时动态波形。（2）电机稳定运行于额定转速，Ug不变，突加，突减负载(20%Ied100%Ied)动态波形：（3）改变ASR,ACR参数，观察动态波形怎样改变。注：电动机电枢电流波形观察可经过ACR第“1”端转速波形观察可经过ASR第“1”端八．试验汇报1．依据试验结果，画出正，反转闭环控制特征曲线。2．依据试验结果，画出正，反转闭环机械特征，并计算静差率。3．分析参数改变对系统动态过程影响。4．分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历工作状态，系统能量转换情况。

试验七异步电动机SPWM和电压空间矢量变频调速系统=1\*DBNUM3一．试验目标1．经过试验掌握异步电动机变压变频调速系统组成及工作原理。2．加深了解用单片机经过软件生成SPWM波形工作原理和特点。和不一样调制方法对系统性能影响3．熟悉电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）工作原理和特点。4．掌握异步电动机变压变频调速系统调试方法。=2\*DBNUM3二．试验内容1．连接相关线路，组成一个实用异步电动机变频调速系统。2．过压保护、过流保护步骤测试。3．采取SPWM数字控制时，不一样输出频率、不一样调制方法（同时、异步、混合调制）时磁通分量、磁通轨迹、定子电流和电压、IGBT两端电压波形测试。4．采取电压空间矢量控制时，不一样输出频率、不一样调制方法时磁通分量、磁通轨迹、定子电流和电压、IGBT两端电压波形测试。5．低频赔偿特征测试。=3\*DBNUM3三．试验系统组成及工作原理变频调速系统原理框图图2—3所表示。它由交-直-交电压源型变频器，16位单片机80C196MC所组成数字控制器，控制键盘和运行指示、磁通测量和保护步骤等部分组成。逆变器功率器件采取智能功率模块IPM（IntelLigentPowerModules），型号为PM10CSJ060（10A/600V）。IPM是一个由六个高速、低功耗IGBT，优化门极驱动和多种保护电路集成为一体混合电路器件。因为采取了能连续监测电流有传感功效IGBT芯片，从而实现高效过流和短路保护，同时IPM还集成了欠压锁定和过流保护电路。该器件使用，使变频系统硬件简单紧凑，并提升了系统可靠性。数字控制器采取Intel企业专为电机高速控制而设计通用性16位单片机80C196MC。它由一个C196关键、一个三相波形发生器和其它片内外设组成。其它片内外设中包含有定时器、A/D转换器、脉宽调制单元和事件处理阵列等。在试验系统中80C196MC硬件资源分配以下：1．P3、P4口：用于组成外部程序存放器16bit数据和地址总线。2．WG1～WG3和WG1～WG3：用于输出三相PWM波形，控制组成逆变器IPM。3．EXTINT：用于过流、过压保护。4．经过接于A/D转换器输入端ACH2和ACH1设之输入频率和改变u/f（低频赔偿）。5．利用P0和P1口P0.4～P0.7