直流调速系统实验指南汇总

1、EL-DS-m型电气控制系统综合实验台V3.1北京精仪达盛科技有限公司2005年5月实验注意事项实验注意事项（一）“综合实验台”及其挂箱初次使用或较长时间未用时，实验前务必 对“实验台”及其挂箱进行全面检查和单元环节调试。（二）实验前，务必设置”工作模式选择”开关（直流调速、交流调速、 电力电子、高级应用），并按下表正确选择主变压器二次侧相电压，认真检查各 开关和旋钮的位置以及实验接线是否正确，经教师审核、检查无误后方可开始 实验。主变压器二次侧抽头输出电压及其适用范围转换开关SC位号321二次电压（线/相）380/220V220/127V90 V/52 V适用范围线电压380V鼠笼电机 变频

2、调速、调压调速及 绕线电机的串级调速。220V直流电动机可逆调速、线电压220V鼠笼电 机变频调速与调压调速。110V直流电动机可逆调速（三）出现任何异常，务必立即切除实验台总电源（或按急停按钮）。（四）为防止调速系统的振荡，在接入调节器时必须同时接入RC阻容箱,先设定为1:1的比例状态，实验中按需再行改变阻容值，直至满足要求。（五）本实验台“过流”信号取自“三相电流检测 （DD04）”单元。因此， 在所有交、直流实验电路中都已接入（DD04）单元，但应经常检查，确保过流 保护的完好、可靠。（六）实验过程中，注意监视主电路的过载电流，不超过系统的允许值， 并尽可能缩短必要的过载和堵转状态的时间

3、。（七）无“电流闭环”又无“电流截止负反馈” 的系统，务必采用“给定 积分”输出，否则不可阶跃起动，应从0V缓慢起调。（八）“闭环系统”主控开启前，务必确保负反馈接线正确、各个调节器性 能良好、限幅值正确无误。（九）实验前，先将负载给定调到“ 0”（若用发电机负载则将变阻器开路 或置于阻值最大），实验中按需要，逐步增大负载，直至所要求的负载电流。（十）“电流开环”的交流调速系统，给定应接积分输出（Un*2）给出。（H-一）双踪示波器”测试双线波形，严防因示波器“双表笔”已共地而引起系统 短路。（十二）本”实验注意事项”，适用于采用本实验台的所有实验。任何改接线，首先断电源；一旦有异常，按急停开

4、关EL DS W型电气控制综合实验系统 直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司www.techshi ne.co mE- mai l:w elco me techshi ne.co m前、乙刖百直流调速系统实验指南 是本公司主要教学实验设备“ EL - DS - III型 电气控制系统综合实验台”关于直流调速系统实验的配套资料之一。是根据国 内不同层次、不同类型的大学本科、高等专科、中等专业类相应专业的有关教 学大纲、教材资料和实验要求，结合本“综合实验台”的基本功能和技术特点， 专门聘请“工业电气自动化”方面长期从事专业教学和实验研究的，有丰富教 学经验和实验实践的教授、专家编写而成。

5、考虑到本“实验台”技术性能的综合性、灵活性、可塑性及其宽广的适应 能力，直流调速系统实验指南提供了多个典型教学实验内容，基本函盖了 “电 力拖动自动控制”直流调速系统从单环到多环、单向到可逆以及脉宽调制(PWM)直流控制方面的有关实验内容。 用户单位可根据各自学校和专业的教 学层次和专业特点，选择其中若干实验项目。本实验指南不是有关专业的“实 验教学大纲”，也非专业教学“教材”，只是相关专业的一种“实验教学” 的参考资料，主要供使用本“综合实验台”时的参考，敬请注意。直流调速系统实验指南除作为“实验教学”的参考资料外，还可供相 关专业本科和专科学生的“课程设计”、“毕业设计”以及硕士研究生和专

6、业教师课题研究的参考，也可供工矿企业有关技术设计和工业运行时的参考。由于直流调速系统实验指南作为本“综合实验台”的一种配套资料， “指南”的编写具有一定的局限性和较强的针对性，作为参考资料必定存在众 多不足，也由于编写者的水平所限、资料不足和时间紧迫等，诸多不尽人意， 缺点、错误之处在所难免，敬请批评、指正。并对参加本“实验指南”的编写、 校阅、典型系统及其单元环节的调试人员顺致谢意。北京精仪达盛科技有限公司教学设备资料编写组2005年5月目 录实验要求与实验报告内容 1实验一、 带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统 2实验二、转速、电流双闭环直流调速系统 10实验三、转速、电流、电流变化

7、率三闭环直流调速系统 16实验四、转速、电流、电压三闭环直流调速系统 21实验五、自然环流可逆直流调速系统 25实验六、给定和可控环流可逆直流调速系统 31实验七、逻辑无环流可逆直流调速系统 39实验八、错位无环流可逆直流调速系统 47实验九、脉宽调制（PWM）直流调速系统的研究 56附录一：一电枢回路R、L参数及时间常数T_幺Tm的实验测定确良 64附录二：直流调速系统典型实验电路图二 66附图11、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统驶 67附图1 2、转速、电流双闭环直流调速系统 68附图1 3、转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统 69附图1 4、转速、电流、电压三闭环直流调速

8、系统 70附图1 5、自然环流可逆直流调速系统 71附图1 6A、给定环流可逆直流调速系统 72附图1 6B、可控环流可逆直流调速系统 73附图1 7A、逻辑无环流可逆直流调速系统 74附图1 7B、逻辑选触无环流可逆直流调速系统 75附图1 8A、错位无环流可逆直流调速系统 76附图1 8B、错位选触无环流可逆直流调速.系统 77附图1 9A、转速、电流双闭环控制的 PWM直流调速系统 78附图1 9B、带电流截止负反馈的 PWM直流调速系统 79附图1 9C、转速、电流双闭环控制的 PWM直流调速系统 80附图110、单相脉宽控制器（PWM）原理 81实验要求与实验报告内容一、实验要求：（

9、一）实验前做好预习，熟悉相应直流调速系统及其组成单元的工作原理 和应用特点，了解引入反馈和特定控制环节的意义和工作原理。（二）实验前认真阅读“实验注意事项”、相应“实验指南”以及相关教 材、资料等，完成有关实验参数的设计、计算（机组和综合实验台的有关参数， 由实验室提供或实验前到实验室咨询、了解），认真准备好相应实验的思考题， 以备正确回答实验指导老师的课前提问。（三）按指定时间、指定地点准时进入实验室参加实验，不迟到、不早退、 不无故缺席、不在实验室嬉笑打闹、不随意乱动与本实验无关的其它实验室设 备、仪器。实验完毕，认真整理、归还实验设备、仪器，清理好实验现场。（四）熟悉实验内容，认真听取实

10、验指导老师的讲解、指导；勤学多问、 胆大心细、勇于探索、不放过任何实验现象；认真完成实验全过程，正确观察 现象、记录实验数据、绘制实验曲线。（五）实验后，根据指定实验报告格式，按要求内容，认真、及时完成实 验报告，并于指定时间、指定地点及时送达实验室。（六）严格遵守实验须知和实验室安全规范， 如有异常及时切断实验电源, 并立即报告实验老师。二、实验报告内容：（一）实验名称、目的和主要实验内容。（二）实验电路组成框图，实验系统及其组成环节的作用原理。（三）机组和实验台主要参数，完成系统及其环节有关参数的设计、计算（四）认真整理实验数据，绘制实验曲线。（五）分析、讨论实验中出现的各类实验现象和故障

11、的原因。（六）实验的收获、体会及改进意见、建议等。EL DS W型电气控制综合实验系统 直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司www.techshi ne.co mE- mai l:w elco me techshi ne.co m实验带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统一、实验目的1 .熟悉单闭环直流调速系统的组成及其主要组成单元的原理与作用。2 .学习调速系统单元及系统调试的基本方法及其注意事项。3 .分析、研究转速负反馈有静差和无静差直流调速系统的静特性及其特点。4 .熟悉“电流截止负反馈”的组成及其在“转速负反馈系统”中的作用。5

12、 .分析、研究“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”的静、动 态特性和电流反馈系数B、截止电压（稳压二极管 Vs的稳压值）的整定及其对 系统静、动特性的影响。二、实验内容1 .调速系统的单元调试及系统静态参数的整定。2 .直流电动机开环与闭环系统的静态特性测试。3 .分析、研究转速负反馈有静差和无静差直流调速系统的静特性及其特点。4 .“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”的静特性测试。5 .“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”的静态精度和动态稳 定性的实验与分析6 .分析研究电流截止负反馈环节的作用和参数变化对系统特性的影响。三、实验设备与仪器1 .综合实验台主体（主控箱

13、）及其主控电路、转速变换（DD02）、电流检 测及变换电路变（DD06）、同步变压器（DD05）、负载控制器单元（DD07） 等单元以及平波电抗器。2 .可控硅主电路挂箱（DSM01）3 .触发电路挂箱H （ DST02 DT04。4 .给定单元挂箱（DSG01 DG01单元5 .调节器挂箱I （ DSA01 DA01、DA02单元。6 .直流电动机+磁粉制动器+旋转编码器机组。7 .慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器。8 .微机及打印机（存储、演示、打印实验波形，可无，但相应内容省略）。四、实验电路的组成“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”是单闭环直流调速系统2的典型实例，系统的

14、组成框图如图 1 1所示，接线电路见 附图11。主要由“DG01” 、“DA01” 、“DT04” 、“DSM01"、“DD02”、“DD06” 等基本TMGIRDG01*Un1DA01UctGT1ASRBSDD02负载控制器帘;工 制切看DD07g1 g6BI DD06 T"晶闸管主电路C IdQ旋转编码器BVDD09KM图1 1 带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统的组成环节组成。该系统简单、实用，在要求不高的场合常见采用。五、实验步骤与方法（一）实验电路连接、检查及调试。1 .本实验系统所使用的单元环节，其中“触发器单元GT1 （DT04）”和“可 控硅主电路（D

15、SM01）”的调试要点和方法见触发电路挂箱（DST02）使用 说明和可控硅主电路挂箱（DSM01使用说明。“给定及给定积分器（DG01）” 见给定单元挂箱（DSG01使用说明，“转速调节器 ASR （DA01 ）”和“零 速封锁（DA02）”见调节器挂箱I （ DSA01）使用说明。2 .按附图1-1连接系统。确保转速给定和转速、电流反馈极性正确合理， 转速、电流反馈系数 外B调至最大（将转速和直流电流变换单元 DD02、DD06 的输出电位器顺时针调至最大）；”工作模式选择”开关置“直流调速”档 ；给 定单元（DG01）的极性开关 S1、阶跃开关S2拨向上方，并调整正、负给定 电位器使输出为

16、0o3 .将转速调节器ASR输入端子Un和Ui1的转速和电流负反馈输入改为接3 ,地输入，即先断开转速负反馈和电流截止负反馈；ASR接成1 : 1的比例状态（取 Rn=R°=40kQ、）；经实验指导教师检查认可后，打开钥匙开关（电源控制与 故障指示（CTD）单元，检查各指示灯状态，确认无异常后开始以下步骤。4 .闭合控制回路（电源控制与故障指示（CTD）面板控制电路按钮ON）, 保持主电路分断。并将励磁电源整定至额定励磁电流；负载控制器模式选择为“包转矩”模式，负载给定为零；旋动正、负给定电位器，经极性开关切换， 依次使给定U*n= ±0.5、±2V,检查转速调节

17、器ASR的比例特性；取给定U*n =±2V,电容Cn= 2F,用万用表测量ASR的输出，同时整定所要求的限 幅值。5 .检查并调整“触发器单元 GTi”和“直流调速系统主电路”，整定触发 零位：用双踪示波器检查“双路品闸管移相触发器”是否工作正常及主电路接 线的正确与否；触发电路和主电路正常后，微调“ DT04”单元的偏置电位器， 使U n=0时，触发角a= 90 （整定零位）。6 .控制电路状态正常后，将正、负给定电位器重新调至 0,将阶跃开关拨 向上方，极性开关拨向下方（为什么？）。（二）直流电动机的开环机械特性测试1.负载给定为零，保持转速负反馈，使电流截止负反馈为断开状态，转

18、 速调节器ASR重新接成1 : 1的比例状态，检查无误后，闭合主电路。注意：“开环系统”或“无电流截止负反馈”的“单闭环系统”，不得阶跃起动，实验中只能缓慢改变给定电压和电机转速（为什么？）。U *n(V)U n n om =1/2U nnom =Id (A)0I d 1I d nomI d2I d m0I d1I d nomId2I d mI *dn (r/min)*n额定参数N nomKW ； U nomV； I d no m A； n nom=r / min表1 1开环机械特性实验数据2,缓慢增大给定电压U*n,使电动机转速逐渐上升，用双踪示波器观察整流装置输出电压Ud,看波形是否正常、

19、连续可调。当电动机电枢电压达到额定 值Ud= Udnom,即0=0 o时，记录并保持此时的转速给定 U nnom不变，调节负 载给定，使电动机电枢电流Id在0Idm （Id m <1.5 Id nom）间分别读取五级负4 , 载电流Id和转速n录于表1 1 ；减小给定并恒定于1/2U*nnom,调节负载给定， 在0Idm （Id m 0 1.5 I d nom ）之间分别读取电流I d和转速n等五组数据录于表1 1 O3 .计算转速比n =n/n0和电流比I d I d / I d nom , 也录于表1 1。4 .依次（、）绘制高、低速两条机械特性曲线 n = f（Id）于图12中。（

20、三）转速负反馈有静差直流调速系统1 .逐步减小给定电位器至0,侍电机停止后“分断”主电路；按附图1-1 恢复转速负反馈（接线端子 Un由接地改为转速负反馈输入，注意反馈极性， 确保负反馈无误，但仍不接电流截止负反馈；RC阻容箱取Rn=kpRo （kp为转图1 2 直流电动机的开环机械特性与转速负反馈系统的闭环静特性开环机械特性： 高速闭环静特性：有静差系统高速 低速低速无静差系统高速低速速调节器ASR的放大倍数，以系统稳定运行为限，尽量取大些，或实验前设计、 计算得出）、短接电容Cn0负载给定置0,检查无误后闭合主电路。2,缓慢增大给定U*n,使电机转速逐渐上升，当给定电压达到 U*n= 8V

21、 时保持恒定（即取U*n= U*nm= 8V）,调整（减小）转速反馈系数直至n=nnom, 同时用万用表测量反馈电压 Unnom以完成转速反馈系数的整定，并计算转速反 馈系数a （ a= Unm/hnom）录于表1 203 .调节负载给定，在 0I d m （Id m01.5 I d nom ）之间分别读取电枢电 流Id和转速n等五组数据录于表1-2;置负载至最小，减小给定并恒定于5 ,1/2 U n m ,调节负载给定，在0Id m （Id m01.5 I d nom ）之间分别读取电流I d 和转速n五组数据录于表12。4 .逐步减小给定至0,侍电机停止后“分断”主电路；将负载减小至 00

22、5 .计算转速比n =n/no、电流比 I d = I d /1 nom, 也录于表12。6 .于图12中，依次（、）绘制高、低速两条静特性曲线 n = f （Id）。 表1- 2转速负反馈有静差系统静特性实验数据U *n (V)U nm =1/2 U *nm =Id (A) -0I d 1I d nomI d2I d m0I d 1I d nomId2I d mI dn (r/min)*n反馈系数a= U nm/nnom =V - min /r（四）转速负反馈无静差直流调速系统实验1,将转速调节器ASR改接成PI调节器，取Cn=2F,检查无误后闭合 主电路。7 .缓慢增大给定电压U*n直至U

23、*n = U *nnom=U*nm= 8V恒定，调整（减 小）转速反馈直至n=nnom,从而完成转速反馈系数a的整定。（为什么？）8 .重复有静差实验步骤3、4、5、6相应数据录于表1 3。4,依次绘制高、低速（、）两条静特性曲线n = f （Id）于图12中。并分析、比较图12中高、低速各三组特性曲线，得出开环系统、有静差和无 静差转速负反馈系统等三类简单直流调速系统的特点。表1-3转速负反馈无静差系统静特性实验数据-.*U n (V)U nm =*1/2U nm =Id (A)0I d 1I d nomI d2I d m0I d1I d nomId2I d mI dn (r/min)*n（

24、五）带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统实验1 .连接并调试完成电流截止负反馈（接线端子Ui2由接地改为电流反馈输 入，其比较电压为Ucom=UvS2注意反馈极性），检查无误后闭合主电路。注：电流截止负反馈环节参数按调节器挂箱I （ DSA01）使用说明中 转速调节器的单元调试部分确定，此处不另重复。2 .逐步增大给定U*n直至U*n = U*nm= 8V、n = n。恒定；系统稳定后， 缓慢减小电流反馈强度和增大负载给定直至Id= I d nom （电流截止负反馈尚未起 作用）；用万用表测量此时的电流反馈电压Uii （ASR输入端子Uii处）和记录给定转矩，并令电流反馈系数 B= 01=

25、 Uii/Id nom、负载给定为额定转矩 录于表1 4；最后恢复负载给定为003 .调节负载给定，在0Id m之间分别读取电流Id和转速n等五组数 据录于表1-4;保持此时的转速反馈和电流反馈不变、负载给定为 004 .保持比较电压Ucom=UvS1不变，增大电流反馈系数使 B= 02> 01 （令 02 = U i 2 / I d nom ,录于表1 4）；调节负载给定，在0Id m之间分别读取电 流Id和转速n五组数据，录于表1-4;保持此时的转速反馈和电流反馈不变、 负载给定为005 .保持0= 02 > 01,改变比较电压使 Ucom=UvS1 >UvS2 （将电流

26、反馈由 接线端子Ui2改为Ui1输入）；调节负载给定，在0Id m之间分别读取电流Id 和转速n五组数据，录于表1-4；保持此时的转速反馈和电流反馈不变、负载 给定为零。表1- 4 带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统静特性实验数据特性 3 =仇=、U com = U V S1 3= 02=、U com = U vS1Id (A)0I d 1I d 2I d3I d m0I d1I d2I d3I d mI dn (r / min)* n特性（D 3= &> 自Ucom= U VS2> UvS1 3= 31、U com = U vS2 > U vS1Id (A)K

27、I dn (r / min)*n01 = U ci 1 / I d nom =色=Uci2/ I d nom =Rg nom =6 .保持比较电压 Ucom=UvS1 >U VS2 ,恢复电流反馈系数 B= 01 （参照 步骤2）;调节负载给定，在0Id m之间分别读取电流Id和转速n五组数据7 ,录于表1-4;逐步减小给定至0,侍电机停止后“分断”主电路；保持转速和电 流反馈不变，负载给定为0,；恢复比较电压Ucom=UvS2 （将电流反馈由接线 端子Uii恢复为Ui2输入）。7 .计算各转速比n=n/n。和电流比 I d = I d /I nom, 录于表1 4。8 .根据表1 4数

28、据绘制以上四条系统静特性n = f （Id）于图14。注意图14 带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统的闭环静特性3=%Ucom = UvS13=加 > %、Ucom=UvS1A > U com = U VS2 >U VS13=31、Ucom = UvS2>UvS1图15 突加给定起动的过渡过程曲线空载带载观察四条系统静特性的斜率、截止电流Idcr、堵转电流（负载较小，不能满足 要求达不到堵转停机）Idbl之异同，并讨论、分析以得出正确结论。9 .将阶跃开关拨向下方，置给定 U*n= - 8V,设定负载在恒转矩模式下 为额定转矩，模式选择在2档与恒转矩档之间切换可实

29、现负载的突加和突卸， 以完成空载和带载（额定负载）时的突加给定起动过渡过程实验，由双踪示波 器观察电流Id和转速n的过渡过程。变动RC的阻、容值，直至过渡过程曲线 满意，并认真临模最满意的一组曲线于图 1 5。10 .分析比较图1 5的两条曲线，讨论空载和带载起动过渡过程的异同。11*.通过左下面板的微机接口电路（DD01）,接好微机系统，演示、存储、 打印相应过渡过程曲线，供撰写实验报告和分析、研究系统动态性能。（未配置 微机时可采用“存储示波器”，或将此项内容省略。）12.实验完毕，将阶跃开关拨向下方，待电机停转后，依次分断主电路、 控制电路和总电源开关。六、思考题1 .为什么“单闭环直流

30、调速系统”，在未带电流截止负反馈前，不得阶跃起动，只能缓慢增加给定？2 .在转速负反馈系统中，引入“电流截止负反馈”的目的是什么？3 .有静差系统为什么要限制其开环放大倍数？产生静差的原因是什么？为什么说，理论上讲该系统是无法消除静差的，为什么？4 .无静差转速负反馈系统最终如何消除静差的？实际上，真的能使系统的误差为零吗，为什么？5 .带电流截止负反馈的直流调速系统中，改变3和Ucom将引起系统的静、 动态特性有何变化？为什么乙EL DS HI型电气控制综合实验系统 直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司www.techshi ne.co mE- mai l:w elco me tec

31、hshi ne.co m实验转速、电流双闭环直流调速系统实验二 转速、电流双闭环直流调速系统一、实验目的1 .熟悉“转速、电流双闭环直流调速系统”的组成及其工作原理。2 .熟悉“转速、电流双闭环直流调速系统”及其主要单元环节的调试。3 .分析、研究“转速、电流双闭环直流调速系统”的静特性及其特点。4 .分析、研究“转速、电流双闭环直流调速系统”在突加给定起动过渡过 程曲线和系统在突加、突卸负载时的抗扰性以及参数对系统动态性能的影响。二、实验内容1 .系统的单元调试及静态参数的整定。2 .“转速、电流双闭环直流调速系统”的静特性测试。3 .“转速、电流双闭环直流调速系统”突加给定起动过渡过程研究

32、。4 .“转速、电流双闭环直流调速系统”突加、突卸负载时的抗扰性研究。三、实验设备与仪器1 .综合实验台主体（主控箱）及其主控电路、转速变换电路（ DD02）、电 流检测及变换电路（DD06）、同步变压器（DD05）、负载控制器单元（DD07）等以及、平波电抗器（DD11）。2 .可控硅主电路挂箱（DSM01）和触发电路挂箱H （DST02） DT04。3 .给定单元挂箱（DSG01） DG014,调节器挂箱 I （ DSA01DA01、DA02、DA03。5 .直流电动机+磁粉制动器+旋转编码器机组。6 .慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器7 .微机及打印机（存储、演示、打印实验波形，可

33、无，但相应内容省略）。四、实验电路的组成“转速、电流双闭环系统”是不可逆直流调速中，应用最普遍、最基本的 典型实例，也是各种可逆和不可逆的直流调速系统的基本组成部分，系统的组 成框图如图21所示，接线电路见 附图12。主要由“DG01”、“DA01” 、 “DA03”、“DT04”、“DSM01” 以及电流检测（DD06）、转速变换器（DD02） 等基本环节组成。五、实验步骤与方法（一）实验路的连接与检查。101.本实验系统所使用的单元环节，与实验一基本相同，只是增加了一个“电 流调节器ACR （DA03）”单元以组成电流内环，其调试要点和方法见调节器 挂箱I （ DSA01）使用说明。2 .

34、按附图12连接系统。负 载模式选择为包转矩模式，负载给定 为零；确保各给定和反馈极性正确合理，反馈系数 a、B调至最大；”工作模 式我把”置“直流调速”档。3 .调节器ASR、ACR接成1 : 1的比例状态（Rn= Ri=R0= 40k Q ）; 正、负给定置0V；切断转速和电流负反馈（转速和电流调节器接线端子Un和Ui的反馈输入改为接地）。4 .经实验指导教师检查认可后，打开总电源（左下面板），检查各指示灯 状态，确认无异常后开始以下步骤。（二）静态参数的整定1 .主要单元环节的检查、调整及其参数整定1）闭合控制电路（电源控制与故障指示（CTD）控制电路按钮 ON）,主 电路保持分断，将给定

35、单元的阶跃开关 S2拨向上方；依次使正、负给定 U *n = ±0.5、±2V,测量ASR、ACR的输入、输出，检查比例特性；取 U *n= 土 2V, Cn =Ci =2仙F,用万用表分别测量 ASR、ACR的输出并整定其限幅。2 ） .检查并调整“触发器单元GT1”和“直流调速系统主电路”，整定触发 零位：用双踪示波器检查“双路品闸管移相触发器”斜率、相位、双窄脉冲输11出；检查主电路接线，确认触发电路和主电路正常后，整定系统零位，即微调 “DT04”单元的偏置电位器，使U *n=0时，触发角 卡90°。2 .电流内环静态参数整定1） 给定及给定积分器（DG0

36、1）单元的阶跃输出端U*ni由引向转速调节 器的U*n端改为直接直接引向电流调节器的 U*i输入端，（即暂且去掉ASR,注 意！ U*ni端不得与ASR的U*n端和ACR的U*i端同时相接）；电流调节器ACR 接成PI调节器（取 Ri = Ro=40kQ、Ci =2 pF）。检查无误后闭合主电路。2）负载给定为0,给定单元的极性开关S1拨向下方，缓慢增大给定直至 Un=U im； （U im为转速调节器ASR的下限幅）待系统稳定运行 后，同时调节电流反馈和负载转矩直至Id =Idm=1.5Idnom（设电流过载倍数 入= 1.5 ,若入不同，系数应随之变更）,整定电流反馈系数B = U im/

37、Idm,并 锁定之。系统重新稳定运行后，减小给定 U*n至0,电机停止后切除主电路。3 .转速外环静态参数整定1）闭合控制电路，将励磁电流整定至额定值，恢复“转速、电流双闭环直 流调速系统”（即恢复ASR的给定输入引自给定单元的阶跃输出端 U*n1,ACR 的输入U*i引自ASR的输出），将ASR接成PI调节器（取 R n = R0=40kQ、C n = 2pF）。经检查无误后闭合主电路。2）给定单元的极性开关S1拨向上方，逐步增加给定使U*n=U*nm = +8V, 电机升速至某值稳定后。调节（减小）转速反馈直至 n=nnom,以完成转速反 馈系数a= U nm/nnom的整定，并锁定之。3

38、）减小给定U*n至0,电机停止后切除主电路。负载给定为零。（三）转速、电流双闭环直流调速系统的静特性研究“转速、电流双闭环直流调速系统”的二个调节器（ASR、ACR）都是PI 调节器，无论是内环（电流环）还是外环（转速环）都是无静差系统。理论上， 无静差系统的静特性是一条平行于横坐标的直线，即偏差 AUn = U*n Un=0。 实际并非尽然，内、外闭环都存在误差，即 AUnW0,故静特性也不是一条平 行于横坐标的直线。因此，有必要测试其静特性，并分析产生偏差的原因。1 .按实验前设计、计算之阻、容（Rn、Cn、Ri、Ci）,设定DA01、DA03 两个单元的参数，检查无误后闭合主电路。2 .

39、增大给定并恒定至 U n = U nm = +8V、n=hnom；稳定后，调节负载给 定，电枢电流在0Idm之间分别读取电流Id和转速n五组数据录于表21; 负载给止为苓，减小给止并包止于 1/2U n,调下负载给止，在0IdmN|i 分别读取电流Id和转速n五组数据录于表2-1。12表2 - 1 转速、电流双闭环系统静特性实验数据U*n (V)U n =1/2U n =Id (A)0I d m 0I dm n (r/min)3 .减小给定电压U *n至0,电机停止后，切除主电路。4 .根据表21数据分别绘制高、低速两条静特性n = f （Id）于图2 25 .分析双闭环系统静特性的特点，并与

40、实验一 “带电流截止负反馈的转速 负反馈直流调速系统”及其实验结果进行比较，得出相应结论。0 Id图22 转速、电流双闭环直流调速系统的静特性高速低速（四）转速、电流双闭环直流调速系统突加给定时的起动过渡过程1 .先置2&定U*n = U*nm = +8V,再置阶跃开关S2于下方（，端）。保持ASR、 ACR为PI调节器，参数同前。负载给定为零，使机组接近空载。检查无误后 闭合主电路。2,由阶跃开关S2进行高速、空载、突加给定时的过渡过程实验，通过双踪m IdQ 。七图23 突加给定起动的过渡过程曲线空载带载13 示波器观察电流Id和转速n的过渡过程曲线，反复变更 RC阻容值，直至满意

41、， 并认真临模最满意的一组曲线于图2 3。3 .阶跃开关S2拨向下万，待电机停转后，将转速给定设定为1/2U n。重新阶跃起动进行低速、空载、突加给定时的过渡过程实验，通过双踪示波器 观察电流Id和转速n的过渡过程曲线。4 .阶跃开关S2拨向下方，电机停止后负载给定为零；阶跃起动电机到额 定转速直至稳定运行后，调节负载给定，使电枢电流Id = Idnom；尔后重复步骤2、3 ,完成带载突加给定起动时的过渡过程实验，并通过双踪示波器观察 电流Id和转速n的过渡过程，并认真临模高速时的一组曲线于图 2 3。5 .分析比较图2 3讨论空载和带载起动过渡过程的异同。6 .通过左下面板的微机接口电路（D

42、D01）,接好微机系统，演示、存储、 打印相应过渡过程曲线，供撰写实验报告和分析、研究系统动态性能。（未配置 微机时可采用“存储示波器”，或将此项内容省略。）7 .阶跃开关S2拨向下方。待电机停转后，切除主电路，分断负载开关Sgc （五）转速、电流双闭环直流调速系统突加负载时的抗扰性研究1 .接好双踪示波器准备观察电流 Id和转速n的过渡过程曲线；闭合主 电路，阶跃起动到给定转速直至稳定运行。2 .设定负载在恒转矩模式下为额定转矩， 模式选择在2档与恒转矩档之间 切换可实现负载的突加和突卸，反复切换（适当保持时间问隔），由双踪示波器 观察突加和突卸负载时的电流和转速的过渡过程曲线并临模于图 2

43、 4。n Id图24 突加和突卸负载时的过渡过程曲线3 .分析、讨论图2 4的过渡过程曲线，得出正确结论4*,通过左下面板的微机接口电路（DD01）,接好微机系统，演示、存储、 打印相应过渡过程曲线，供撰写实验报告和分析、研究系统动态性能。（未配置 微机时可采用“存储示波器”，或将此项内容省略。）5 .本实验台还可利用 DA01单元的微分开关SM （拨向下方），实现转速14微分负反馈。若改变微分反馈，可调节电位器 RPd。6 .实验完毕，将阶跃开关S2拨向下方，待电机停转后，依次切除主电路、 控制电路和总电源。六、思考题1 .电流环对于系统的静态和动态各有什么作用？2 .转速和电流闭环各自对负

44、载扰动和电网电压波动有否调节能力？3 .转速、电流双闭环系统，在其它参数不变的条件下，若将电流反馈系数B减小一倍，系统的转速n和电枢电流Id各有何变化？为什么？4 .转速、电流双闭环系统，在稳定运行的状态下，其电流反馈或转速反馈 线突然断开，系统各发生什么变化？为什么 乙15EL DS W型电气控制综合实验系统 直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司www.techshi ne.co mE- mai l:w elco me techshi ne.co m转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统实验三 转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统一、实验目的1 .本实验为可选实验，大多数情况下

45、可免做，主要供学生自选或课程设计、 专题研究时选用。2 .熟悉“转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统”的组成及原理。3 .分析、研究“转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统”的突加给 定起动过渡过程和抗扰性。二、实验内容1 .“转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统”的静特性及静态参数整定。2 .“转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统” 突然起动及过渡过程。3 .“转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统”的抗干扰性。三、实验设备与仪器1.综合实验台主体（主控箱）及其主控电路、转速变换电路（ DD02）、电 流检测及变换电路（DD06）、同步变压器（DD05）、负载给定（DD07）

46、等单元 及平波电抗器等。1.1. 控硅主电路挂箱（DSM01）和触发电路挂箱H （DST02） DT043 . 给定单元挂箱（DSG01 DG014 .调节器挂箱 I （ DSA01DA01、DA02、DA035 .调节器挂箱H （ DSA02 DA056 .控制器挂箱（DSC01 DC017 .直流电动机+磁粉制动器+旋转编码器机组8 .慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器9 .微机及打印机（存储、演示、打印实验波形，可无，但相应内容省略）。四、实验电路的组成“转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统”是对“转速、电流双闭 环直流调速系统”的一种改进，具特点是缩短了起动过渡过程第一阶段的时

47、间， 进一步提高了系统的快速性。系统的组成框图如图3-1所示.接线了路见附图 1-3。主要由 “ DG01 ”、“DA01 ”、“DA03”、“ DA05”、“DT04”、“ D C01 ” “DSM01”以及电流（DD06）、转速变换器（DD02）等基本环节组成。16DG01*Un1ASR DA01GIRKMTMgl6Un*UiUiACRDA03ADRDA05*Uiddi dt ZUidUct 二GT1 DT04DC0-1BSDD02负载控制器DD07晶闸管主电路BV DD09BI DD06磁粉E'zeC制动器,至'1旋转编码器3- 1 转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系

48、统组成五、实验步骤与方法（一）实验电路的连接与检查1 .本实验系统所使用的单元环节，只是在实验二的基础上，增加了 “反相 器AR1 （DC01）” 、“电流调节器 ACR （DA05）”等单元环节，以组成电流 变化率内环。其调试要点和方法见相关挂箱的使用说明。2 .按附图1 3连接系统断开电动机的励磁开关（即不接电动机励磁，以 整定电流内环）；负载给定为零；确保各给定和反馈极性正确合理，反馈系数 a、B调至最大；“状态切换”置“调试” 档。3 .各调节器暂且接成1 : 1的比例状态；置给定单元（DG01）的极性开关 Si于下方、阶跃开关S2于上方，旋动反向给定电位器至 0端。4 .经实验指导教

49、师检查认可后,打开总电源（电源控制与故障指示（CTD）, 检查各指示灯状态，确认无异常后开始以下步骤。（二）转速、电流、电流变化率三个闭环的参数整定1 .将ASR接成1 : 1的比例调节器，置转速负反馈输入为 0 （ASR的反馈 输入端Un,自DD02单元的输出Un引入改由接地，输入），接好电流和电流 变化率内反馈，ACR （DA03）的Ri、Ci取实验二优化值，ADR （DA05）单 元RiB、CiB取设计值，电流变化率内环的微分网络，暂取 Rd = 40kQ、Cd = 0.01 p F。2 .不难看出，当前系统已成为“电流、电流变化率双闭环电流调节系统”。 经检查无误后，依次闭合控制电路和

50、主电路。3,缓慢增大给定至U*n= U*im恒定。系统稳定后，同时调节电流反馈和负17 .载给定至Id=Idm=1.5Idnom （设电流过载倍数 入=1.5 ,若入不同，系数应随之 变更）。整定电流反馈系数B后，置阶跃开关S2于下方。4 .由阶跃开关反复突加给定起动电动机， 通过双踪示波器观察起动第一阶 段电流上升曲线，并适当变更ACR （DA03）的输出限幅U*iBm直至电流上升率 满意（当然，也可保持U*iBm不变，由变更DA05单元微分网络的阻容Rd、Cd, 直至电流上升率满意，但比较麻烦）。电流过渡过程曲线若出现过大或过小超调 等还应适当变更ACR （DA03）的参数Ri、Ci ,并

51、反复调试直至满意。整定完 毕，停止电机后，分断主电路。注意：理论上电流上升率应尽量接近电机和功率器件允许之最大上升率， 以充分利用电机和功率器件的能力，使过渡过程时间最短。通常为安全计应适 当取小一些，以防止 （dI/dt）的瞬时超限。5 .恢复ASR （ DA01 ）为PI调节器，参数Rn、Cn取实验二优化值。6 .闭合电动机的励磁开关，并整定至额定励磁电流，按附图13恢复“转 速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统”的接线， （恢复ASR的反馈输入 端，由DD02单元的转速反馈信号Un引入）。7 . （DG01）单元的极性开关Si拨向上方，置给定为U*n = U*nm = +8V,电 机升

52、速至某值稳定后。调节（减小）转速反馈直至 n= nnom,以完成转速反馈 系数a= U*nm/nnom 的整定，并锁定之。（三）“转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统”的跟随性研究1 .置“DG01”单元的极性开关 Si于下方、阶跃开关于 S2上方。保持转 速调节器ASR、电流调节器ACR、电流变化率调节器 ADR为PI调节器和已 整定的参数及限幅，经检查无误后闭合主电路。2 .增加给定至U n= 8V ,调节转速反馈直至n= nnom ,锁定之；系统 稳定运行后，调节负载给定，直至I d = I d n o m ；置阶跃开关S2于下方，电机 停止后，负载给定调为003 .反复突加给定起动

53、，用双踪示波器观察空载突加起动时的电流 I d和转 速n的过渡过程曲线，并适当变更DA01、DA03单元的RC阻容值（DA05单元 的微分网络和RC阻容值保持不变），直至过渡过程曲线满意。认真临模一组最 满意的电流和转速的过渡过程曲线于图3 2。4 .将阶跃开关拨向下方，电机停止后；突加给定起动电机，通过双踪示波 器观察带载突加起动时的电流I d和转速n的过渡过程曲线，并认真临模于图3 一 205 .分析、讨论图32各曲线，得出正确结论。18 . .、 . * 、一 、， > - 、/一 . .6.仿照步骤3、4,分别完成低速1/2U n载和带载突加起动，并用双踪小图3-2突加给定起动时的过渡过程曲线 空载带载波器观察其电流I d和转速n的过渡过。7.阶跃起动电机到额定转速nnom,直至稳定运行，设定负载在恒转矩模式 下为额定转矩，模式选择在2档与恒转矩档之间切换可实现负载的突加和突卸， 反复切换（适当保持时间问隔），由双踪示波器观察突加和突卸负载时电流 I d 和转速n的过渡过程曲线，并认真临模于图3- 3。0图33突加和突卸负载时的过渡过程曲线8*.通过左下面板的微机接口电路（DD01）,接好微机系统，演示、存储、