步进电机控制.doc

项目二、 两相混合式步进电机的控制一、目的1、学会步进电机的使用方法。2、了解并熟悉步进驱动器的应用。二、器材1、步进电机一台；2、步进驱动器一台；3、PLC主机一台（晶体管输出）；4、通讯线一条；5、电脑一台；6、导线若干。三、知识衔接：（一）、PLSY：16位连续执行型脉冲输出指令1、PLSY指令的编程格式：*K1000：指定的输出脉冲频率，可以是T，C，D，数值或是位元件组合如K4X0 *D0：指定的输出脉冲数，可以是T，C，D，数值或是位元件组合如K4X0，当该值为0时，输出脉冲数不受限制 *Y0：指定的脉冲输出端子，只能是Y0或Y1 2、相关标志位与寄存器： M8029：脉冲发完后，M8029闭合。当M0断开后，M8029自动断开。 M8147：Y0输出脉冲时闭合，发完后脉冲自动断开； M8148：Y1输出脉冲时闭合，发完后脉冲自动断开； D8140：记录Y0输出的脉冲总数,32位寄存器 D8142：记录Y1输出的脉冲总数,32位寄存器 D8136：记录Y0和Y1输出的脉冲总数,32位寄存器 注意: PLSY指令断开，再次驱动PLSY指令时，必须在M8147或M8148断开一个扫描周期以上，否则发生运算错误！（二）、步进电机42BYGH5403表1-1 42BYGH5403型两相混合式步进电动机技术参数 型号相数步距角（）电流（A）静力矩(Kg.cm)定位力矩（g.cm）转动惯量gcm2引线数重量g42BYGH540321.81.85.0260684340步进电动机A、B两相绕组的接线端如图1-1所示。图1-1步进电动机接线端（三）、步进电动机驱动器1）驱动器型号为SH20403，它是两相混合式步进电动机细分驱动器，它的特点是能适应较宽电压范围10V40VDC（容量30VA），采用恒电流控制，它的电气性能如表1-2所示。表1-2 SH20403型两相混合式步进电动机驱动器电气性能供电电源10V40VDC（30VA）输出电流峰值3A/相（Max）（由面板拨码开关设定）驱动方式恒相电流PWM控制（H桥双极）励磁方式整步，半步，4、8、16、32、64细分（七种）输入信号（参见图6-1）光电隔离，（共阳单脉冲接口），提供“0”信号输入信号包括：步进脉冲、方向变换和脱机保持等三个2）步进电动机驱动器接线图步进驱动器接线图如图1-2所示，输入接线口电路图1-3所示。图1-2 步进驱动器接线图图1-3输入接口电路3）输入信号说明：公共端：本驱动器的输入信号采用共阳极接线方式，用户应将输入信号的电源正极连接到该端子上，将输入的控制信号连接到对应的信号端子上。控制信号低电平有效，此时对应的内部光耦导通，控制信号输入驱动器中。脉冲信号输入：共阳极时该脉冲信号下降沿被驱动器解释为一个有效脉冲，并驱动电机运行一步。为了确保脉冲信号的可靠响应，共阳极时脉冲低电平的持续时间不应少于。本驱动器的信号响应频率为70KHz，过高的输入频率将可能得不到正确响应。方向信号输入：该端信号的高电平和低电平控制电机的两个转向。共阳极时该端悬空被等效认为输入高电平。控制电机转向时，应确保方向信号领先脉冲信号至少建立，可避免驱动器对脉冲的错误响应。脱机信号输入：该端接受控制机输出的高/低电平信号，共阳极时低电平时电机相电流被切断，转子处于自由状态（脱机状态）。共阳极时高电平或悬空时，转子处于锁定状态。4）输出电流选择输出电流选择见表1-2567567567567ONONON0.9AONOFFON1.5AONONOFF1.2AONOFFOFF1.8AOFFONON2.1AOFFOFFON2.7AOFFONOFF2.4AOFFOFFOFF3A5）细分等级选择细分等级选择见表1-3123123123123ONONON保留ONOFFON32细分ONONOFF8细分ONOFFOFF半步OFFONON64细分OFFOFFON16细分OFFONOFF4细分OFFOFFOFF整步四、项目过程1、 接线图如下所示；2、 调节驱动器的最大输出电流为1.8A；（说明：电流的调节查看驱动器面板丝印上的白色方块对应开关的实际位置）3、 调节驱动器的细分为“1”；4、 接通电源，给PLC（控制机）灌写程序如下；梯形图解释当控制机的控制端X0闭合时，PLC在4s内给步进电机驱动器发射400个脉冲，电机正好转2周停止。控制端X2是控制步进电机的旋转方向，控制端X1是复位PLC给驱动器发射脉冲。五、项目拓展：1、 如果让步进电机旋转一圈半，如何来完成？2、 步进电机的转速为60转/分钟，如何实现？33实验四十八、 两相混合式步进电机的力矩测量实训一、训练目标 1、学会步进电机的使用方法。2、了解并熟悉步进电机的力矩测量。二、训练器材 1、步进电机一台；2、步进驱动器一台；3、PLC主机一台（晶体管输出）；4、计算机一台；5、编程下载线一条；6、导线若干；7、弹簧秤组件一套。三、实验电路与工作原理1、步进电动机1）步进电动机是将输入的电脉冲信号转换成角位移的特殊同步电动机，它的特点时每输入一个电脉冲，电动机转子便转动一步，转一步的角度称为步距角，步距角愈小，表明电机控制的精度愈高。由于转子的角位移与输入的电脉冲个数成正比，因此电动机转子转动的速度便与电脉冲频率成正比。改变通电频率，即可改变转速。改动电机各相绕组通电的顺序（即相序）即可改变电动机的转向。如果不改变绕组通电的状态，步进电动机还具有自锁能力（即能抵御负载的波动，而保持位置不变），而且从理论上说其步距误差也不会积累。因此步进电动机主要用于开环控制系统的进给驱动。步进电动机的主要缺点是在大负载和高转速情况下，会产生失步，同时输出的功率也不够大。2) 步进电动机按工作原理分类由可分为磁阻式（即反应式）、永磁式和混合式（兼有永磁和磁阻）三种。按绕组相数又可分为两、三、四、五等不同的相数，按电压等级又可分为24V、30V、80V、80V/12V、80V/18V等。（工作原理可参见附录I）3）本实验采用的步进电动机为两相混合式步进电动机，电压为1040V。其型号为35BYG250其中35（mm）机座尺寸，BYG为混合式，2两相，50转子齿数，其技术参数如表48-1所示表48-1 35BYG250型两相混合式步进电动机技术参数型号相数步距角（）静态相电流（A）相电阻（）相电感（mH）保持转矩（mNm）定位转矩（mNm）转动惯量gcm2重量kg35BYG2502180857711012140184）步进电动机A、B两相绕组的接线端如图48-2所示。图48-2步进电动机接线端2、步进电动机驱动器1）驱动器型号为SH20403，它是两相混合式步进电动机细分驱动器，它的特点是能适应较宽电压范围10V40VDC（容量30VA），采用恒电流控制，它的电气性能如表48-3所示。表48-3 SH20403型两相混合式步进电动机驱动器电气性能供电电源10V40VDC（30VA）输出电流峰值3A/相（Max）（由面板拨码开关设定）驱动方式恒相电流PWM控制（H桥双极）励磁方式整步，半步，4、8、16、32、64细分（七种）输入信号（参见图6-1）光电隔离，（共阳单脉冲接口），提供“0”信号输入信号包括：步进脉冲、方向变换和脱机保持等三个2）步进电动机驱动器接线图步进驱动器接线图如图48-4所示。图48-4 步进驱动器接线图3）输入信号说明：公共端：本驱动器的输入信号采用共阳极接线方式，用户应将输入信号的电源正极连接到该端子上，将输入的控制信号连接到对应的信号端子上。控制信号低电平有效，此时对应的内部光耦导通，控制信号输入驱动器中。脉冲信号输入：共阳极时该脉冲信号下降沿被驱动器解释为一个有效脉冲，并驱动电机运行一步。为了确保脉冲信号的可靠响应，共阳极时脉冲低电平的持续时间不应少于。本驱动器的信号响应频率为70KHz，过高的输入频率将可能得不到正确响应。方向信号输入：该端信号的高电平和低电平控制电机的两个转向。共阳极时该端悬空被等效认为输入高电平。控制电机转向时，应确保方向信号领先脉冲信号至少建立，可避免驱动器对脉冲的错误响应。脱机信号输入：该端接受控制机输出的高/低电平信号，共阳极时低电平时电机相电流被切断，转子处于自由状态（脱机状态）。共阳极时高电平或悬空时，转子处于锁定状态。4）输出电流选择输出电流选择见表6-2567567567567ONONON0.5AONOFFON0.7AONONOFF0.6AONOFFOFF0.9AOFFONON1.0AOFFOFFON1.3AOFFONOFF1.2AOFFOFFOFF1.5A5）细分等级选择细分等级选择见表6-3123123123123ONONON保留ONOFFON32细分ONONOFF8细分ONOFFOFF半步OFFONON64细分OFFOFFON16细分OFFONOFF4细分OFFOFFOFF整步四、实验内容与实验步骤 1、将步进电动机的A、B两相绕组与驱动器的输出A+ A-及B+ B- 正确相联。参见图6-2及图6-1。 2、正确选择输出电流。如表6-2所示，步进电动机的相电流为08AF2），加在摩擦轮（即电动机轴）上的阻力矩 TL = (F1 -F2) r (式中r为皮带轮半径)将螺杆向上旋，收紧皮带，将使摩擦阻力转矩TL变大。按图1-4所示，将被测电动机放在龙门架底板上，并置于两测力 图1-4 机械加载装置计中央，使两根皮带垂直并平行。 调节螺杆，使交流伺服电动机的阻力矩为50m/Nm ，（堵转转矩的一半），若r =25mm，即 (F1 -F2) 2.0N，在实验时，为减少皮带与摩擦轮间的摩擦时间，在大范围加载时，先把电机停下来进行加载，加载后，再用螺杆作微调。重做上述实验，记录在表1-3中（与表1-2同）。4、 测定交流伺服电动机的机械特性将UB调节至额定值（220V） 从空载大致分6档逐渐增大负载至。记下各对应负载下的转数，并记录在表1-4中表1-4 UB =220V，交流伺服电动机机械特性阻力差（01.01.52.02.53.0负载阻力转矩 TL / mNm转速n/r/min5、将UB调 UB =160V， 重做上述实验，将实验数据记录在表1-5中（与表1-4）相同，UB改为160V）6、在UB = 220V（额定的条件下，加大负载，使电动机刚好停转堵转（block），记录下F1 与F2并计算出堵转转矩，同时读出堵转时的励磁电流iAbl与控制电流iBbl。五、实验注意事项1、调压器输出电压要从零开始逐步升压。2、做电机堵转实验时，要动作迅速 （F1、F2、iA、iB迅速读数），以免电机过热。3、被测电机要置于龙门架中心位置，使两极皮带垂直。六、实验报告 1、根据表1-4与表1-5所记数据，在同一坐标纸上，画出在不同控制电压下的机械特性曲线。 2、根据表1-2与表1-3所记数据，在同一坐标纸上，画出在不同负载下的调节特性曲线。 3、记录电机的堵转转矩Tbl、励磁堵转电流iAbl与控制堵转电流iBbl。实验五十一、 三相晶闸管全（半）控桥（零）式整流电路及三相集成触发电路的研究一、实验目的1、熟悉三相全控桥式整流电路的结构特点，以及整流变压器、同步变压器的连接；1、 掌握KC785集成触发电路的应用；2、 掌握三相晶闸管集成触发电路的工作原理与调试（包括各点电压波形的测试与分析）。4、研究三相全控桥式整流供电电路（电阻负载时），在不同导通角下的电压与电流波形。二、实验电路与工作原理2（一）三相全控桥式整流电路如图7-1所示。图7-1 三相晶闸管全控桥式整流电路 （单元7）注：这里以三相全控桥为例，进行分析。若以VD2、VD4、VD6取代VT2、VT4、VT6,则为三相半控桥路。若负载的另一端与N线相联，则为三相半波（零式）电路。1、图中6个晶闸管的导通顺序如图7-2所示。它的特点是：它们导通的起始点（即自然换流点）；对共阴极的VT1、VT3、VT5，为u、uB、uC三个正半波的交点；而对共阳极的VT4、VT6、VT2，则为三相电压负半波的交点。 在共阳极和共阴极的管子中，只有各有一个导通，才能构成通路，如6-1、1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-1等，参见图7-2。这样触发脉冲和管子导通的顺序为123456，间隔为60。(a)(b)图7-2 三相全控桥电路及其触发脉冲 为了保证电路能启动和电流断续后能再触发导通，必须给对应的两个管子同时加上触发脉冲，例如在6-1时，先前已给VT1发了触发脉冲，但到1-2时，还得给VT1再补发一个脉冲（在下面介绍的触发电路中，集成电路KC41C的作用，就是产生补脉冲的），所以对每个管子触发，都是相隔60的双脉冲，见图72b（当然用脉宽大于60的宽脉冲也可以，但功耗大）。2、在图7-1中，TA为电流互感器（三相共3个），（HG1型，52.5m，负载电阻100），由于电流互感器二次侧不可开路（开路会产生很高电压），所以二次侧均并有一个负载电阻。（二）整流变压器与同步变压器的接线如图7-3所示。1、采用整流变压器主要是为了使整流输出电压与电动机工作电压相适当。由于本系统中电动机电压为110V，由三相全控桥电压公式有Ud=2.34U2中（Ud为直流输出电压，U2为变压器二次侧相电压），现以Ud110V代入上式，有U2中47V。2、整流变压器接成Dy型（Y型），可有效抑制整流时产生的三次谐波对电网的不良影响。此处接成Dy11（Y11）联接图如b图所示。3、此外整流变压器还起隔离作用，有利于人身安全。4、触发电路采用同步电压为锯齿波的集成触发电路KC785，由于同步电压要经过阻容滤波电路，会造成相位上的滞后（6070），这需要补偿。因为电压过零点已较自然换流点超前了30，因此同步电压较主电路电压再超前30，就可以了，所以采用Yy10(YY-10)的联接方式，如图a）所示。图7-3 同步变压器与整流变压器联接图（单元8）同步变压器与整流压器的联接图如图7-3C所示。（注）三相变压器联接的钟点数，是以一次侧的相电压为钟的长针，以二次侧的相电压为短针来标定的。由图7-3(C）可见，整流变压器二次侧的UA,对应一次侧的UAB1，而UAB1较UA1，超前30，因此UA（短针）与UA1（长针）构成11点钟，参见图7-4。同样由图7-3(C)可见，USA与-UB1对应，这样由图7-4可见，USA较UA超前30。如今阻容移相使相位滞后70左右，这样移相后的电压将较UA滞后40（ 7030）左右。它较自然换相点仅滞后10（4030）左右。这意味着，控制角的移相范围为10120。这里不使控制角从0开始，是为了防止输出电压过高，也可使移相范围处于锯齿波的线性段。图中UA1为220V，UA为47V，USA为16.5V。1、 UA-UA1：/Y-11 b) 阻容移相后的同步电压USA-UA1：Y/Y-10 较自然换相滞后10图7-4（三）三相晶闸管集成触发电路如图7-5所示1、三相晶闸管触发电路的核心部分是由三块集成触发电路N1、N2、N3构成的电路，它们是TC785（国产为KJ785或KC785）集成电路。图7-5 三相晶闸管集成触发电路（单元9）TC785是西门子（Siemens）公司开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，它的输出输入与CMOS及TTL电平兼容，具有较宽的电压范围和较大的负载驱动能力，每路可直接输出250m的驱动电流。其电路结构决定了自身锯齿波电压的范围较宽，对环境温度的适应性较强。该集成电路的工作电源电压范围-0.5V-18V.TC785的引脚和内部结构原理示意图见图7-6。图7-6 TC785的内部结构原理示意图TC785内部结构包括零点鉴别器（ZD）、同步寄存器（SR）、恒流源（SC）、控制比较器（CC）、放电晶体管（VD）、放电监控器（DM）、电平转换及稳压电路（PC）、锯齿波发生器（RG）及输出逻辑网络等九个单元。TCA785是双列直插式的16脚大规模集成电路，其各引脚功能：（16）（VS）电源端；（QS）接地端；（Q1）和（Q2）输出脉冲1与2的非端；14（Q1）和15（Q2）输出脉冲的1和2端；13（L）为输出脉冲Q1、Q2宽度控制端；12（C12）输出Q1、Q2脉宽控制端；11（V11）输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2 移相控制直流电压输入端；（C10）外接锯齿波电容连接端；（R9）锯齿波电阻连接端；（VREF）TC785自身输出的高稳定基准电压端；（QZ）和（QV）为TC785输出的个两逻辑脉冲信号端；（I）脉冲信号禁止端；（VSYNC）同步电压输入端。其工作过程为来自同步电压源的同步电压，经高阻值的电阻后，送给电源零点鉴别器ZD，经ZD检测出其过零点后，送同步寄存器寄存。同步寄存器中的零点寄存信号控制锯齿波的产生，对锯齿波发生器的电容C10，由电阻R9决定恒流源SC对其充电的电压上升斜率，当电容C10两端的锯齿波电压大于移相控制电压V11时，便产生一个脉冲信号送到输出逻辑单元。参见图7-7，由此可见，触发脉冲的移相是受移相控制电压V11的大小控制，因而触发脉冲可在0180范围内移相。对每一个半周，在输出端Q1和Q2出现大约30s宽度的窄脉冲。该脉冲宽度可由12脚的电容C12决定。如果12脚接地，则输出脉冲Q1、Q2的宽度为180的宽脉冲。图7-7 触发脉冲的产生KC785的主要技术数据1）电源电压：直流+15V（允许工作范围12V18V）2)电源电流：10m3)同步输入端允许最大同步电流：2004）移相电压范围：-0.5V（VS-2）V（13V）5）移相范围：170 6）锯齿波幅度：（VS-2）V（13V）7）输出脉冲：幅度：高电平（VS-2.5）V；低电平：2V宽度：无C12:#30S左右 有C12：（400 600）SnF最大输出能力：55m（流出脉冲电流）8）2347脉冲电压输出端输出能力：2m （灌入脉冲电流）9）封装：采用16脚塑料双列直插封装10）允许使用温度：-10C 70C。2、图7-5中的RP1、RP2、RP3为N1、N2、N3脚引脚的可变电阻，它们是用来调节三相锯齿波的斜率的。3、图中SA、SB、SC为三相同步电压，它由同步变压器US、USB、USC三端引入，经阻容滤波电路将使相位滞后40左右后，送往N1、N2、N3的脚。由于阻容值有误差，移相角度会有差异，会使三相触发波形不对称。因此在各相同步电压输入处，再增设一可变电阻（22K），以调节移相相位，使三相输出电压相位对称互差120。4、控制电压UC同时经限流电阻送往N1、N2、N3的（11）脚（去与锯齿波进行比较）。5、图中集成电路N0为CD4011，它是四个2输入与非门，由它构成的电路，由图78所示，是一个他激式（“0”有效）环形振荡器。图7-8 环形振荡器此电路从N1N3的脚接收到KC785输出的脉冲信号，经电路形成振荡后，通过脚（6脚为N1N3的脉冲信号禁止端）使KC785输出的脉冲变成脉冲列（脉冲列的前沿陡，幅值高，功耗小）。脉冲列的频率为（510）KHz。6、图中N4为KC41C，它的内部结构原理示意图和应用实例，见图7-9。它的作用是对N1N3经14、15脚输出的基本脉冲，通过输入二极管再产生一个补脉冲。例如2*脚输入脉冲时，它通过二极管D1同时给V1基极送出一个脉冲信号，使VT2、VT1能同时导通。参见图7-9）。图中V7为电子开关，当7*脚为“0”时，V7截止，各路将有脉冲输出；当7*脚为“1”（悬空）时，由16*脚输入的+15V电压，将使V7导通，将输出通路封锁（置零）。因此将7*脚引出，作封锁信号CR（输入“1”信号）。元件中的稳压管提供阀值电压，以防止误触发。元件的16*脚接+15V电源，8*脚接地。7、由KC41C输出的触发脉冲，经功率放大，再经脉冲变压器，送往VT1VT6六个晶闸管的G、K极。8、在图7-5中，在脉冲变压器一次侧续流（二极管）回路中，串接一个18V的稳压管，是为了使脉冲电流迅速减小（以增加脉冲后沿陡度），而过电压又不致过大（18V）。9、此电路的供电电源有+12V、+15V和+24V三组，不要搞错。图7-9 KC41C内部结构原理图示意图和应用实例三、实验设备1、亚龙YL-209型实验装置的单元（8）、（9）2、双踪示波器3、万用表4、变阻器四、实验内容与步骤1、将整流变压器联成Dy11接法，将同步变压器联成Yy10接法，不接负载。将它们的一次侧接上220V380V电源，用示波器测量U1, U和US的幅值与波形，观察后者是否较前者超前30。同时测量12V电源电压是否正常。2、切断电源，将整流变压器输出U、UB、UC分别接入主电路的L1、L2和L3输入端。3、在主电路的输出端U1和U2间接上一电阻负载（变阻器）4、触发电路接上+12V,+15V及+24V电源，输入同步电压（16.5V），控制电压UC端接在稳压电源上，Uc在08V间进行调节，先使UC为4V左右，用万用表及示波器，观测N1的脚（锯齿波）及14、15脚的输出（双脉冲列）的幅值与波形。由图7-7可见，当控制电压 UC（即图中V11）为最小时，a为最小，此时输出电压为最大。反之，当UC8V时，触发脉冲消失，Ud=0。调节RP1，使N1锯齿波的幅值为7.87.9V，当UC1增大到最大（8V左右）时，再适当调节RP1，使N1的脉冲刚好消失。5、再以N1的锯齿波为基准，调节RP2和RP3，使N2和N3锯齿波的斜率与N1相同（用示波器观察）。6、调节控制电压Uc，使Uc由08V，观察脉冲的移相范围。并测量6个触发脉冲，是否互差60，并记录下触发脉冲的波形。7、测量N4的10# 15# 脚的输出脉冲的幅值与相位。若各触发脉冲正确无误（如图7-2所示）。则在切断电源后，将脉冲变压器的输出接到对应的六个晶闸管的G、K极。8、合上电源，观测电阻负载上的电压的数值与波形，调节UC的大小，使控制角分别为30、60、90及120，记录电压的平均值与波形。9、调节变阻器及UC使电流Id=1.5,测量电流互感器输出的电压数值。（I1与I2间或I2与I3间）。10、测量60时，VT1元件K、A间的电压波形。11、若6只晶闸管中，有一只（设VT2损坏除去它的触发脉冲）重新测量Ud的幅值与波形，并从晶闸管的波形去判断该元件是否正常。五、实验注意事项1、由于这为一大型实验，涉及许多理论知识，因此实验前要复习电力电子课程的相关基础知识，并仔细阅读实验指导书，列出实验步骤。2、由于实验联线较多，因此，应联好一单元，检查一单元，并测试是否正常。只有在确保各单元工作正常无误的情况下，才可将各单元联接起来。3、实验中有多处要用示波器进行比较测量，要注意找出两个探头公共端的接线处，否则很易造成短路。六、实验报告1、记下，电源U1、整流变压器U、同步变压器输出电压US的平均值与波形，以及它们间的相位差。2、VT1VT6管的触发脉冲的幅值、波形及相位。3、电阻负载在30，60和90时的电压的数值及波形，以及它们的平均值与计算值是否一致。4、在60时，VT1元件K、两端的电压波形。5、若VT2损坏，、K两端的电压波形是怎样的？对波形进行分析，指出正常的与不正常的地方，并分析形成原因。实验五十二、 双闭环三相晶闸管全控桥式整流直流调速系统的调试与机械特性的测定一、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和整定；3、学会双闭环直流调速系统的调试、性能分析和故障排除；4、测定双闭环直流调速系统的机械特性。二、实验电路和工作原理1、主电路见图71。2、整流变压器及同步变压器电路见图73。3、三相集成触发电路见图75。以上电路的工作原理见实验（七）说明4、直流电动机机组，机组说明见实验（二）。5、电流调节器和速度调节器，见图8-1。现对图8-1所示各环节再作一些说明：图8-1 电流调节器与速度调节器电路（单元10） 图中运放器U2构成的电路为电流调节器，它是在比例积分调节器的基础上，还可增加一个510K的反馈电阻，以利电流环的稳定。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U1构成的电路为速度调节器，它是比例积分调节器。同理，它还可增加一个1M的反馈电阻，也是为了速度环的稳定。输入端的RC滤波环节，主要为了滤掉干扰信号，并增加缓冲作用，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U3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的给定电压。 图中I1、I2和I3为三相电流互感器的输出，它们经由肖特基二极管构成的三相桥式整流后，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=1.0时，UI= 0.15V（75mv）。此信号经阻容滤波后，送往运放器U4的输入端，U2A可以是一个比例调节器，也可改成一惯性调节器，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U4调节器输出的电流信号，还送往由运放器U5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U5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U4构成的为电流负反馈环节，起限流作用；而由U5构成的为电流截止负反馈环节，起过电流保护作用（需断电复位）。 双闭环直流调速系统的示意图如图8-2所示。图8-2 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SR去“驱动”CR，再由CR去“驱动”触发器。电流环为内环，速度环为外环。SR和CR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CR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，CR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 的数值上。式中Usn为转速调节器的给定电压，为转速反馈系数，因此在负载变化（或参数变化或各环节产生扰动）而使转速出现偏差时，则靠SR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；为转速反馈系数，整定RP2，即可整定 的数值，整定是为了整定Usn为最大时的转速（通常为额定转速）。三、实验设备1、亚龙YL-209型实验装置单元（8）（9）（10）2、直流电机机组、测功机及测速、测矩、测功仪3、变阻器4、双踪示波器5、万用表四、实验内容与步骤（一） 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200K2M（此系统可选择并联高值电阻）。调试时，加给定电压，要从低到高，逐步加大，开始时，可先加1/3额定值（此处为3V左右）；要从空载轻载额定负载，逐步增大）。（二）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。（三）电流环的调试与整定。由于电流负反馈与电流截止负反馈在此处会相互作用，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：1、先以变阻器（R）作负载，并置滑动触点于电阻为最大值，串入电流表（2档），然后接在主电路输出端。2、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U1的1#脚输出为负限幅值（-8.2V左右）。3、电流负反馈环节整定（0.01F滤波电容暂不接入）。1） 调节RP4输出（-2.6V）左右。2) 调节负载电阻RId=1.2IN=1.4（取IN=1.2）3) 调节RP6UI150mV。（UI为RP6两端电压）4) 调节RP7Ufi2.5V.( Ufi为U4输出)5)将Ufi接入U2输入端，再适当整定RP4与RP7以及调节负载电阻，使Id保持1.4。6) 在完成上述过程后，人为改变负载电阻，由于电流环的作用，电动机的电枢电流应保持不变。即Id=1.2IN=1.4A保持不变。（整定毕）4、电流截止负反馈环节的整定。1）保持RP4与RP7位置不变。2） 在U2输入端折去Ufi信号。3） 调节负载电阻RIdm=1.5IN=1.51.21.8。4） 测量U4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U5反相输入端51K电阻处。7） 将Ufi接入在U5正相输入端2K处。8） 调节RP8使U5处于翻转