实验三：逻辑无环流可逆调速系统

实验三：逻辑非循环可逆调速系统一、实验目的(1)了解和熟悉逻辑非循环可逆DC调速系统的原理和组成。(2)掌握各控制单元的原理、功能和调试方法。(3)掌握逻辑非循环可逆DC调速系统的调试步骤和方法。(4)了解逻辑非循环可逆DC调速系统的静态和动态特性。第二，实验需要挂件和配件序列号模型注意1DJK01电源控制面板控制面板包括“三相电源输出”、“励磁电源”等模块。2DJK02晶闸管主电路3DJK02-1三相晶闸管触发电路该挂件包括几个模块，如“触发电路”、“正桥功率放大器”和“反桥功率放大器”。4DJK04电机调速实验一挂件包括“给定”、“电流调节器”、“速度转换”、“逻辑控制”等模块。5DJK08可调电阻电容箱6DD03-2电机导轨、转速表和转速表或DD03-3电机导轨、光学编码器测速系统和数字转速表7DJ13-1 DC发电机8DJ15 DC分流电机9D42三相可调电阻器10慢扫描示波器养活自己11万用表养活自己三、实验电路和原理在此之前，晶闸管DC调速系统实验中，由于晶闸管单向导通，使用了一组晶闸管给电机供电，只适用于不可逆运行。然而，在某些情况下，需要电机能够同时向前和向后旋转，并且需要在减速期间产生制动扭矩以加速制动时间。要改变电机的方向，有以下几种方法：第一，改变电机电枢电流的方向；第二，改变励磁电流的方向。因为电枢电路的电感小于励磁电路的电感，所以电枢电路具有较小的时间常数。它能满足某些设备频繁起动和快速制动的要求。本实验的主电路由反向并联的正负电桥组成，正负电桥的操作和闭合受逻辑控制，只有一组电桥工作，另一组电桥不同时工作，因此没有循环。由于没有环流，主电路不需要配备平衡电抗器，但为了限制整流电压幅值的波动，使整流电流尽可能连续，平滑电抗器仍然保留。控制系统主要由“速度调节器”、“电流调节器”、“逆变器”、“转矩极性判别”、“零电平检测”、“逻辑控制”、“速度转换”等环节组成。系统原理框图如图5-10所示。正向启动时，给定电压Ug为正电压，“逻辑控制”的输出Ulf为“0”状态，Ulr为“1”状态，即正桥触发脉冲开启，反向桥触发脉冲阻断，主电路“正桥三相全控整流”工作，电机正向运行。当Ug反转时，整流器器件进入电桥的逆变器状态，而Ulf和Ulr保持不变。当主回路中的电流减小并过零时，Ulf和Ulr的输出状态被切换，Ulf处于“1”状态，Ulr处于“0”状态，即进入另一桥的制动状态，电机减速至设定转速后切换到逆电运行。当Ug=0时，电机停止。反向运行时，Ulf处于“1”状态，Ulr处于“0”状态，主电路工作在“反向桥三相全控整流”状态。图5-10无环流逻辑可逆DC调速系统示意图“逻辑控制”的输出取决于电机的运行状态。它正向运行，正向制动该桥的逆变器，反向制动其他桥的逆变器。Ulf处于“0”状态，Ulr处于“1”状态，这确保了主桥的运行和反向桥的阻塞。反向操作，桥式逆变器反向制动，其他桥式逆变器相正向制动，Ulf为“1”状态，Ulr为“0”状态，主桥闭锁，反向桥触发工作。由于“逻辑控制”的作用，保证两个整流桥将(1)阅读电气传动自动控制系统教材逻辑非循环可逆调速系统内容，熟悉系统原理图和逻辑非循环可逆调速系统的工作原理。(2)掌握逻辑控制器的工作原理及其在系统中的作用。六、思考问题(1)逻辑非循环可逆调速系统对逻辑控制的要求是什么？(2)逻辑非循环可逆调速系统中“推”环节的组成原理和功能是什么？七.实验方法(1)DJK 02和DJK02-1上“触发电路”的调试打开DJK01主电源开关，操作“电源控制面板”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入三相电网电压是否平衡。将DJK01“电源控制面板”上的“调速电源选择开关”设置在“DC调速”侧。(3)用10芯扁平电缆将DJK02的“三相同步信号输出”端与DJK02-1的“三相同步信号输入”端连接，打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”拨动开关，使“窄”发光管变亮。(4)观察甲、乙、丙三相锯齿波，调节甲、乙、丙三相锯齿波斜率调节电位器(在每个观察井的左侧)，使三相锯齿波的斜率尽可能一致。将DJK04上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct连接，将给定开关S2设置到接地位置(即Uct=0)，调整DJK02-1上的偏置电压电位器，用双踪示波器观察A同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使=170。适当增加给定Ug的正电压输出，观察DJK02-1上的“脉冲观察孔”波形。此时，应该观察到单窄脉冲和双窄脉冲。将DJK02-1面板上的Ulf端子接地，用20芯扁平电缆将DJK02-1的“正、负桥触发脉冲输出”端子和DJK02的“正、负桥触发脉冲输入”端子连接，分别将DJK02正、负桥触发脉冲的六个开关拨到“开”，观察正、负桥VT1-VT6和VT1-VT6晶闸管的栅极和阴极之间的触发脉冲是否正常。(2)逻辑无循环调速系统调试原理(1)先单元后系统，即先调整单元的参数，然后形成系统。(2)先开环，后闭环，即先使系统在开环状态下运行，确定电流和转速均为负反馈后形成闭环系统。(3)先双闭环，后逻辑无循环，即先使正负桥双闭环正常工作，再形成逻辑无循环。(4)先调整稳态精度，再调整动态指标。(3)控制单元调试相移控制电压Uct调节范围的确定将DJK04给定电压Ug直接连接到DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，“正桥三相全控整流”的输出端连接到电阻负载R，负载电阻设置为最大值，输出设置为零给定值。当按下启动按钮时，给定电压Ug将从零开始增加，Ud将随着给定电压的增加而增加。当Ug超过一定值Ug时，Ud的波形将显示相位损失，而Ud将随着Ug的增加而减小。一般来说，移相控制电压Uctmax的最大允许值为0.9Ug”，即Ug的允许调节范围为0 uctmax。如果将输出限值设置为Uctmax，则“三相全控整流”的输出范围将受到限制，不会工作到极限状态，从而保证六个晶闸管的可靠运行。在下表中记录UG:Ug Uctmax=0.9Ug 回到零，然后按“停止”按钮结束该步骤。(2)调节器的零点将DJK04中“速度调节器”的所有输入端子接地，将DJK08中的可调电阻120K连接到“速度调节器”的“4”和“5”两端，用导线短接“5”和“6”，使“电流调节器”成为P(比例)调节器。调整面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏范围测量电流调节器“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近零。将DJK04中“电流调节器”的所有输入端子接地，将DJK08中的可调电阻13K连接到“速度调节器”的“8”和“9”两端，用导线短接“9”和“10”，使“电流调节器”成为P(比例)调节器。调节面板上的调零电位计RP3，用万用表的毫伏范围测量电流调节器的“11”端，使调节器的输出电压尽可能接近零。调节器正负极限值的调整去掉“速度调节器”的“5”和“6”短线，将DJK08中的可调电容0.47uF接至“5”和“6”两端，使调节器成为一个比例积分调节器，然后将DJK04的给定输出端接至速度调节器的“3”端，当施加一定的正定时时，调整负限制电位器RP2，使其输出电压为-6V，当负定时施加至调节器的输入端时，调整正限制电位器RP1，使其拆除“电流调节器”的“8”和“9”短接线，将DJK08中的可调电容0.47uF连接到“8”和“9”的两端，使调节器成为一个比例积分调节器，然后将DJK04的给定输出端连接到电流调节器的“4”端，当施加正定时时，调整负限制电位计RP2使其输出电压最小，当施加负定时到调节器的输入端时，调整正限制电位计RP1使电流调节器的输出为正“扭矩极性识别”调试“扭矩极性鉴别”的输出有以下要求：电机正向旋转，输出UM处于“1”状态。电机反转，输出UM处于“0”状态。将一个给定的输出端连接到“转矩极性判别”的输入端，在输入端连接一个万用表以监控输入电压，在“转矩极性判别”的输出端连接一个示波器探头以观察其输出高低电平的变化。“扭矩极性鉴别”的输入和输出特性应满足图1-25a所示的要求，其中Usr 1=-0.25伏，Usr2=0.25V伏“零电平检测”调试输出应满足以下要求：主回路电流接近于零，输出用户界面处于“1”状态。主电路有电流，输出界面处于“0”状态。调整方法与“扭矩极性判别”相同。输入和输出特性应满足图1-25b所示的要求，其中Usr1=0.2V，Usr2=0.6V.“变频器”调试A.调零(变频器在出厂前已调零。如果零点漂移相对较大，用户可以将挂件打开到零)，将逆变器的输入端子“1”接地，用万用表的毫伏范围测量“2”端子，并观察输出是否为零。如果不是，将电路板上的电位计调整到最小值。B、测量输入和输出的比例，将变频器的“1”输入连接到“给定”，将“给定”输出调整到5V电压，用万用表测量“2”输出，看输出是否等于-5V电压，如果两者不相等，调整RP1使输出等于负输入。将“给定”电压调节至-5V，并观察逆变器的输出是否为5V。“逻辑控制”调试测试逻辑功能并列出真值表，真值表应符合下表：投入嗯110001用户界面100100输出UZ(Ulf)000111佛罗里达大学111000调试方法：A.首先，将“零电平检测”和“扭矩极性识别”调整到位，以符合其特性曲线。给定“转矩极性判别”的输入端，输出端连接到“逻辑控制”的Um。“零电平检测”的输出端连接到“逻辑控制”的用户界面，输入端接地。B.顺时针转动给定的RP1和RP2电位计至末端，并将S2转到运行侧。C、将S1打到正给定侧，用万用表测量“逻辑控制”的“3”、“6”、“4”和“7”端子，“3”和“6”端子的输出应为高电平，“4”和“7”端子的输出应为低电平。此时，如果DJK04中给定部分的S1开关从正给定侧打到负给定侧，“3”和“6”端子的输出将从高电平跳到低电平，“4”和“7”端子的输出也将从低电平跳到高电平。在“5”跳过程中，脉冲信号s速度反馈系数和电流反馈系数的设定给定电压Ug直接连接到DJK02-1上的相移控制电压Uct的输入端，整流器桥接电阻性负载，测量负载电流和电流反馈电压，并调整“电流反馈和过流保护”上的电流反馈电位计RP1，使得当负载电流Id=l.3A时，“电流反馈和过流保护”的“2”端的电流反馈电压ufi为6 v，电流反馈系数=Ufi/Id=4.615V/A.将“给定”电压Ug直接连接到DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，将“三相全控整流器”电路连接到作为负载的DC电机，测量DC电机速度和速度反馈电压值，并在“速度转换”时调整速度反馈电位器RP1，使得当n=150Orpm时，速度反馈电压Ufn=-6V，然后速度反馈系数=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(3)系统调试根据图5-10的布线，形成逻辑非循环可逆DC调速实验系统。首先，控制电路连接成开环(即DJK02-1的相移控制电压Uct由DJK04的“给定”直接提供)。应当注意，ulf和ulr不能同时接地。由于正桥和反向桥端对端连接，当施加给定电压时，正桥和反向桥的整流器电路将同时开始工作，导致两个整流器电路直接短路。电流迅速增加，要么DJK04上的过流保护报警跳闸，要么保护晶闸管的保险丝烧断，甚至晶闸管可能烧断。因此，最好的方法是分别测试正桥和负桥。首先，将DJK02-1的Ulf接地，保持Ulr暂停，缓慢增加DJK04的“给定值”以加速电机，观察“三相全控整流”的输出电压是否能达到250伏左右(此周期必须短，以防电机旋转过快)。然后DJK02-1的Ulr接地，Ulf暂停。类似地，DJK04的给定电压值缓慢增加以加速电机。观察整流桥的输出电压是否能达到250伏。开环测试完成后，开始测试双闭环(与前面的原因相同，ULF和ULR不能同时接地)。DJK02-1的相移控制电压Uct由DJK04“电流调节器”的“10”端提供。首先，DJK02-1的Ulf接地，Ulr暂停。慢慢增加DJK04的给定电压值，观察电机是否被控制(速度随给定电压的变化而变化)。主电桥测试良好，然后对反向电桥进行测试。DJK02-1的Ulr接地，Ulf暂停。此外，观察电机是否受到控制(注意速度反馈的极性必须反转，否则电机将失去控制)。如果开环和闭