运动控制系统实验

1、实验一晶闸管直流调速系统主要单元的调试、实验目的（1）熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。（2）掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。二、实验所需挂箱及附件序号型号备注1MEC01电源控制屏该控制屏包含三相电源输出”莫块2P AC31调速控制组件1该挂相连包含调节器I端调节器n ”、速度 变换端电流反馈与过流保护”、电压隔离器” 等模块3PAC09A交直流电源、变压器 及二极管组件该挂箱包含“ 15V端“ 12V ”、“0 15V端 直流电源等几个模块4慢扫描示波器自备5万用表自备三、实验内容 调节器I的调试调节器n的调试 反号器的调试 各模块的排故练习四、

2、实验方法将PAC09A挂箱的10芯电源线与控制屏连接，PAC09A的“ 15V”、“ 12V”直流电源输出与PAC31的直流电源输入端口对应连接，打开电源开关，即可以开始实验。（1）各模块的故障设置与分析请参考第二章相关内容。（2）调节器I ”的调试 调零将PAC31中调节器I ”所有输入端接地，再将 RP1电位器顺时针旋到底（逆时针旋到 底为0，顺时针旋到底为10K），用导线将 5”、6”短接，使 调节器I ”成为P （比例）调节 器。调节面板上的调零电位器RP2,用万用表的毫伏档测量调节器I器的输出电压尽可能接近于零。 调整输出正、负限幅值把5”、 6”短接线去掉，此时调节器I成为 PI

3、（比例积分）调节器， 定输出端接到调节器I的“3端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器负电压的变化，当调节器输入端加负给定时， 压的变化。 测定输入输出特性再将反馈网络中的电容短接（将5 ”、在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压， 线。调整正限幅电位器 RP3,6”端短接），使调节器I为 测出相应的输出电压，7 ”端的输出，使调节然后将 PAC12的给RP4,观察输出 观察调节器输出正电P （比例）调节器， 直至输出限幅，并画出曲观察PI特性拆除“6、”“7短”接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。改变调节器的PI参数（调节RP1）,观察输出电压的变化。（3）调节器n ”

4、的调试 调零将PAC31中调节器n ”所有输入端接地，再将 RP1电位器逆时针旋到底（逆时针旋到 底为0，顺时针旋到底为10K），用导线将“1、 “2”短接，使 调节器n ”成为P （比例）调 节器。调节面板上的调零电位器RP2,用万用表的毫伏档测量调节器n“4”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 调整输出正、负限幅值把“1、“2”短接线去掉，此时调节器n成为PI （比例积分）调节器，然后将PAC12的给定输出端接到调节器n的“4端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP4,观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器 RP3,观察调节器输出正电压的变化。 测定

5、输入输出特性再将反馈网络中的电容短接（将“1”、 “2”端短接），使电流调节器为P调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压,测出相应的输出电压,直至输出限幅,并画出曲线。 观察 PI 特性 拆除“11”、“12”短接线,突加给定电压,用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。改变调节器的PI参数（调节RP1）,观察输出电压的变化。（4）CAR）反号器”的调试测定输入输出比例，输入端加入+5V电压，调节RP1，使输出端为5V。五、实验报告（1）画各控制单元的调试连线图。（2）简述各控制单元的调试要点。（3）画出P调节器和PI调节器的特性曲线。（4）对实验过程中所出现的故障现象作出书面分析。实验二

6、 三相正弦波脉宽度调制（SPWM）变频调速原理实验一、实验目的（1）掌握SPWM的基本原理和实现方法。正弦波脉宽调制法（SPWM）是最常用的一种调制方法，SPWM信号是通过用三角载波信号和正弦信号相比较的方法产生，当改变正弦参考信号的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。 当改变正弦参考信号的频率时， 输出电压的频率即随之改变。 在变频器中，输出电压的调整和输出频率的改变是同步协调完成的，这称为 WVF （变压变频）控制。SPWM调制方式的特点是半个周期内脉冲中心线等距、脉冲等幅，调节脉冲的宽度， 使各脉冲面积之和与正弦波下的面积成正比例，因此，其调制波形接近于正弦波。在实际运

7、用中对于三相逆变器， 是由一个三相正弦波发生器产生三相参考信号，与一个公用的三角载1所示。波信号相比较，而产生三相调制波。如图AdTrwuuLLn图1正弦波脉宽调制法熟悉与SPWM控制有关的信号波形。（1）掌握SPWM的调速基本原理和实现方法。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1MEC01电源控制屏该挂件包含 三相电源输出”等几个模块。2PAC39三相异步电机变频调速控制3双踪示波器4万用表三、实验方法（1）接通挂件电源，关闭电机开关，调制方式设定在SPWM方式下（将控制部分 S、V、P的三个端子都悬空），然后开启电源开关。（2）点动增速”按键，将频率设定在 0.5Hz，在SPWM部分观测三相

8、正弦波信号（在测试点“2 3、4”），观测三角载波信号（在测试点“5），三相SPWM调制信号（在测试点 “67、8”）；再点动 转向”按键，改变转动方向，观测上述各信号的相位关系变化。逐步升高频率，直至到达50Hz处，重复以上的步骤。将频率设置为0.5HZ60HZ的范围内改变，在测试点“2 3、4”中观测正弦波信号的 频率和幅值的关系。心形式，关闭电机开关，调制方 。打开挂件电源开关，点动 增速” 将运行频率退到零，关闭挂件 降低频率以及改变转向观测电机将DJ16电机与PAC39逆变输出部分连接，电机接成 式设定在SPWM方式下(将S、V、P的三端子都悬空) 减速”和 转向”键，观测挂件工作是

9、否正常，如果工作正常， 电源开关。然后打开电机开关， 接通挂件电源，增加频率、 的转速变化。四、实验报告(1)画出与SPWM调制有关信号波形，说明载波、调制波、开关频率、输出电压频率， 以及整个主电路的电路图。分析在0.5HZ50HZ范围内正弦波信号的幅值与频率的关系，说明低频段转矩提升 的目的和方法。分析在50HZ60Hz范围内正弦波信号的幅值与频率的关系，说明弱磁升速的原理。实验三三相空间电压矢量SVPWM变频原理实验一、实验目的（1）通过实验，掌握空间电压矢量控制方式的原理及其实现方法。对三相逆变器，根据三路开关的状态可以生成六个互差60的非零电压矢量 V1 V6，以及零矢量V0，V7，

10、矢量分布如图3所示。当开关状态为（000）或（111）时，即生成零矢量，这时逆变器上半桥或下半桥功率器 件全部导通，因此输出线电压为零。图3空间电压矢量的分布由于电机磁链矢量是空间电压矢量的时间积分，因此控制电压矢量就可以控制磁链的轨迹和速率。在电压矢量的作用下，磁链轨迹越是接近圆，电机脉动转矩越小，运行性能越好。（2）熟悉与空间电压矢量控制方式有关的信号波形。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1MEC01电源控制屏该挂件包含 三相电源输出”等几个模块。2PAC39三相异步电机变频调速控制3双踪示波器4万用表三、实验方法（1）接通挂件电源，关闭电机开关，并将调制方式设定在空间电压矢量方式下（将

11、控制 部分S、V两端用导线短接，P端悬空），然后打开电源开关。转向”按键，改变转动方向，再（2） 点动增速”按键，将频率设定在 0.5Hz，用示波器观测 SVPWM部分的三相矢量信 号（在测试点“10 11、12”），三角载波信号（在测试点“ 14），PWM信号（在测试点“ 13”, 三相SVPWM调制信号（在测试点“ 15 16、17”）；再点动 观测上述各信号的相位关系的变化。（3）逐步升高频率，直至 50Hz处，重复以上的步骤。“ 13中观测占空比与频率的关（4）将频率设置为 0.5Hz60Hz的范围内改变，在测试点 系（在V/F函数不变的情况下）。也形式，关闭电机开关，空间 P端悬空）。打开挂件电源开关，点 如果工作正常，将运行频率退到零,（5 ）将DJ16电机与PAC39逆变输出部分连接，电机接成 电压矢量方式下（