双闭环不可逆直流调速系统实验报告

双闭环不可逆直流调速系统的实验一、实验目的(1)了解闭环不可逆直流调速系统的原理、结构以及各主要单元部件的原理。(2)掌握双闭环不可逆直流调速系统的调整步骤、方法及参数的调整。(3)研究调节器参数对系统动态性能的影响。二、实验所需吊带和附件序列号型号备注1DJK01电源控制面板此控制面板包含多个模块，如“三相电源输出”。2DJK02晶闸管主电路3DJK02-1三相晶闸管触发电路该条带包括“触发电路”、“正反桥式放大器”等几个模块。4DJK04电机调速控制实验I该条带包括“规定”、“减压阀I”、“减压阀II”、“转速转换”、“电流反馈和过电流保护”等模块。5DJK08可变电阻、电容盒6DD03-3电机导轨、光码盘速度系统及数字计量仪7DJ13-1直流发电机8DJ15直流并联励磁电机9D42三相可变电阻器10慢扫描示波器自带11测试器自带三、实验路线和原理许多生产机械根据加工和运转的要求，马达始终处于启动、制动、逆转的过渡过程中，因此启动和制动过程的时间决定了生产机械的生产效率。 为了缩短该部分的时间，只采用PI调节器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能尚不令人满意。 双闭环直流调速系统可以通过速度调节器和电流调节器综合调节，得到良好的静态、动态性能(两调节器均采用PI调节器)，调节系统的主要参数为转速，因此通过将转速环作为主环置于外，将电流环作为副环置于内，实现电网电源实验系统的原理框图如下构成启动时，施加规定的电压Ug，“速度调节器”和“电流调节器”以饱和限制值输出，“速度调节器”和“电流调节器”加速启动电机，直至电机的转速达到规定的转速(Ug=Ufn )，发生超调后，“速度调节器”和“电流调节器”退出饱和，最后稳定运转，直至稍微低于规定的转速值系统运行时，首先对电机进行励磁，改变规定的电压Ug的大小，可以简单地改变电机的转速。 “速度调节器”和“电流调节器”中设置了限制器，“速度调节器”的输出为“电流调节器”的规定，可以通过“速度调节器”的输出限制器限制启动电流。 “电流调节器”的输出作为“触发电路”的控制电压Uct，可通过“电流调节器”的输出限制max。在本实验中，将DJK04上的“调节器I”作为“速度调节器”，将“调节器II”作为“电流调节器”使用四、实验内容(1)各控制单元的调试。(2)测定电流反馈系数、转速反馈系数。(3)测定开环机械特性及高低旋转时的系统关闭静态特性n=f(Id )。(4)闭环控制特性n=f(Ug )的测定。(5)观察、记录系统的动态波形。图5-10双闭环直流调速系统原理框图五、实验方法(一)双闭环调速系统的调整原则；先设置单元，后设置系统，调整单元的参数后再构成系统。先开环，后闭环，系统进入开环状态，确定电流和转速为负反馈后，可构成闭环系统。调整前内圈、后外圈即电流内圈后，再调整转速外圈。调整稳态精度后，再调整动态指标。(2)DJK02和DJK02-1中的“触发器电路”调试打开DJK01总电源开关，操作“电源控制面板”的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。将DJK01“电源控制盘”的“调速电源选择开关”转至“直流调速”侧。用10芯扁平电缆连接DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1的“三相同步信号输入”端，接通DJK02-1的电源开关，转动“触发脉冲指示”按钮开关，点亮“狭窄”发光管。观察a、b、c三相锯齿波，调整a、b、c三相锯齿波的倾斜调整旋钮(各观测孔的左侧)，使三相锯齿波的倾斜尽可能一致。使DJK04上给定的输出Ug与DJK02-1上的移相控制电压Uct直接接触，使给定的开关S2转到接地位置(即Uct=0)，调节DJK02-1上的偏移电压电位器，对a同步电压信号和双脉冲观察孔 VT1的输出波形进行双跟踪示波器设=150 (其中是三相晶闸管电路中的相移角，其0是根据自然转换点计算的，单相晶闸管电路的0相移角是根据同步信号过零点计算的，两者具有相位差，前者比后者延迟30分钟)。适当增加规定Ug的正电压输出，观察DJK02-1上的“脉冲观察孔”的波形，可观测到单窄脉冲和双窄脉冲。用8芯扁平电缆连接DJK02-1面板的“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”，对正反桥放大器的输入施加触发脉冲。DJK02-1面板的Ulf端子接地，用20芯扁平电缆连接DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端子和DJK02“正桥触发脉冲输入”端子，将DJK02“正桥触发脉冲”的6个开关设为“on”，正桥VT1VT6晶闸管的栅极(3)控制单元的调试决定相移控制电压Uct的调整范围DJK04“规定”的电压Ug与DJK02-1移相控制电压Uct的输入直接连接，“三相全控制整流”输出电阻负载r，用示波器观察Ud的波形。 当规定的电压Ug从零变大时，Ud随着规定的电压的增加而增大，当Ug超过某个数值时，Ud接近输出最高电压值Ud ，一般来说，三相全控制整流的输出允许范围的最大值为Udmax=0.9ud ， 如果将Ug调整为“三相全控制整流”的输出等于udmax，则记录对应的Ug 的电压值，uctmax=Ug ，即ug的容许调整范围为0Uctmax。 当我们将输出限定为Uctmax时，“三相全控制整流”的输出范围被限定，直到界限值的状态不动作，保证6个晶闸管可靠地动作。 将Ug 记录在下表中ud 280udmax=0.9ud 251.8uctmax=ug 5.01将指定返回零，按“停止”按钮，结束步骤。调压阀调零将DJK04的“调节器I”的全部输入接地，将DJK08的调节电阻120K连接到“调节器I”的“4”、“5”的两端，将“调节器I”用导线短路“5”、“6”，将“调节器I”变为p (比例)调节器。 用万用表的毫安对测量调节器I的“7”端的输出，调整面板的调零电位器RP3，使电压尽可能接近零。将DJK04的“调节器II”的所有输入端接地，在“调节器II”的“8”、“9”的两端连接DJK08的调整电阻13K，为了使“调节器II”为p (比例)调节器，用导线将“9”、“10”短路。 用万用表的毫安对测量稳压器II的“11”端，调整面板上的调零电位器RP3，使输出电压尽可能接近零。调节器的正、负限位值的调整拆下“调节器I”的“5”、“6”的短路布线，将DJK08的可变电容0.47uF连接到“5”、“6”的两端，将调节器作为PI (比例积分)调节器，拆下“调节器I”的所有输入端的接地线，将DJK04的规定输出端作为调节器I的“3” 当施加5V的正预定电压时，调节负极限位电容器RP2以将输出电压设置为-6V，并且当向调节器输入端子施加-5V的负预定电压时，调节正极限位电容器RP1以输出调节结果拆下“调节器II”的“9”、“10”的短路配线，将DJK08的可变电容0.47uF连接到“9”、“10”的两端，将调节器作为PI (比例积分)调节器，拆下“调节器II”的所有输入端的接地线，将DJK04的规定输出端作为调节器施加5V的正规定电压时，调整负极限位电位器RP2，使输出电压尽可能接近零，如果对稳压器输入施加-5V的负规定电压，则调整正极限位电位器RP1，使稳压器I的输出为Uctmax。电流反馈系数的整定“给定”的电压Ug与DJK02-1移相控制电压Uct的输入直接连接，整流桥输出电阻负载r，使负载电阻为最大值，输出为零。按下开始按钮，从零开始上升规定的电压，Ud=220V时，减小负载的电阻值，调整“电流反馈和过电流保护”的电流反馈电位器RP1，负载电流Id=l.3A时，“2”端子If的电流反馈电压Ufi=6V，此时的电流截止转速反馈系数的整定将“规定”的电压Ug直接连接到DJK02-1上的相移控制电压Uct的输入端，将“三相全控制整流”电路连接到直流电机负载，以Ld用DJK02上的200mH输出到规定的零。按下开始按钮，接通励磁电源，从零开始逐渐增加规定值，将电机上升到n=150Orpm时，按照该转速时的反馈电压Ufn=-6V、此时的转速反馈系数=Ufn/n=0.004V/(rpm )的方式进行“转速变更”(4)开环外特性的测定DJK02-1控制电压Uct从DJK04上的规定输出Ug直接访问，“三相全控制整流”电路连接电机，Ld用DJK02上的200mH，直流发电机连接负载电阻r，使负载电阻为最大值，使输出为零。按下开始按钮，接通励磁电源后，从零开始逐渐增加“规定”的电压Ug，启动电机，将转速设为1200rpm。通过增大负载(即减小负载电阻r的电阻值)，电机电流Id=Ied，测量该系统的开环外特性n=f(Id )，并记录在下表中n(rpm )1200119811891187116911581148Id(A )0.3450.4020.4140.4810.4900.7220.766将指定恢复为零，切断励磁电源，按下停止按钮结束实验。(5)系统静态特性测试在图5-10的配线中，DJK04的规定电压Ug的输出为正规定，转速反馈电压为负电压，直流发电机连接负载电阻r，Ld用DJK02的200mH，使负载电阻最大，规定的输出为零。 “调节器I”、“调节器II”全部连接到p (比例)调节器后，连接到系统，形成双环不可逆系统，按启动按钮接通励磁电源，增加规定的增加，观察系统是否正常工作，确认系统整体的接线正确后机械特性n=f(Id )的测量a、发电机首先为无负载，从零开始逐渐增大规定的电压Ug，使电机转速接近n=l200rpm，与发电机的负载电阻r连接，逐渐改变负载电阻直至Id=Ied，测量系统的静态特性曲线n=f(Id )，记录在下表中n(rpm )1199119711951193119211901188Id(A )0.3020.5100.6390.8100.9001.0201.200降低b、Ug，测试n=800rpm时的静态特性曲线，记录在下表中n(rpm )800.0797.8795.3793.8792.5791.1776.2Id(A )0.2610.4290.6470.7770.8791.0181.189c、闭环控制系统n=f(Ug )的测量通过将Ug和r调节为Id=Ied，n=l200rpm，逐渐减小Ug，并且记录Ug和n，可以检测闭环控制特性n=f(Ug )。n(rpm )1200961.9807.1658.9557.5428.0310.7Ug(V )4.463.562.992.422.041.571.16(6)系统动态特性的观察用慢扫描示波器观察动态波形。 使用不同的系统参数(“调节器I”的增益和积分电容、“调节器II”的增益和积分电容、“转速变换”的滤波器电容)，用示波器观察记录以下的动态波形：突入规定Ug，电机启动时的电枢电流Id (“电流反馈和过电流保护”的“2”端)波形和转速n (“转速转换”的“3”端)波形。1 )电机起动时的电枢电流Id (“电流反馈和过电流保护”的“2”端)波形2 )转速n (“转速转换”的“3”端)波形。突入额定负载(20%Ied100%Ied )时的电机电枢电流波形和转速波形。1 )突入额定负载(20%Ied100%Ied )时的电机电枢电流波形2 )突入额定负载(20%Ied100%Ied )时的电机转速波形急剧下降负载(100%Ied20%Ied )时电机的电枢电流波形和转速波形。1 )俯冲负载(100%Ied20%I