电力拖动自动控制实验书

1、电力拖动自动控制系统目录实验须知实验一系统调试实验参数测试实验三双闭环系统的静特性研究12实验四双闭环调速系统动特性研究15实验五逻辑无环流可逆调速系统的研究17实验六错位选触无环流可逆系统22实验七双闭环三相异步电动机调压调速系统26实验八双闭环三相绕线型异步电动机串级调速系统29附录 1 双闭环不可逆直流调速系统主电路和控制电路连线图 -32附录 2 逻辑无环流直流可逆调速系统主电路和控制电路连线图 -33实验须知实验课是教学中的重要环节之一， 通过实验，是理论联系实际， 加深理解和巩固所学的有关理论知识， 培养、 锻炼和提高对实际系统的调试和分析、 解决问题的能力， 同时通过实验也培养严

2、谨的科学态度和良好的作风， 以达到工程技术人员应有的本领，因此要求每个学生不必须认真对待实验课，要求作到：实验前预习，要求：1、了解所有实验系统的工作原理 2、明确实验目的，各项实验内容、步骤和做法 3、拟定实验操作步骤，画出实验记录表格。、实验认真、要求：1、熟知所有设备，认真按实验要求，有步骤地进行各项内容的实验。2、测试前，必须熟悉仪器、仪表的使用，注意量程。3、认真记录测试数据和波形。4、不许带电操作，每次更换线路时，必须短点进行操作，同电前，必 须经指导老师检查，房客方可合闸。4、同组同学，必须相互配合，共同完成实验任务。三、实验后认真写实验报告1、整理各项实验数据，列成表格，按要求

3、绘制有关曲线，进行分析比 较2、记录和分析实验中的各种现象。四、实验装置自动控制系统实验全部在 BTS- m型装置上进行。实验一 系统调试实验目的1、掌握调速系统各单元电路的调整方法，弄清他们的工作原理及其在系统中 的应用。2、掌握可控硅调速系统的调试方式和步骤。系统组成双闭环部可逆调速系统由可控硅整流主电路，触发器CF、速度调节器ST、 电流调节器LT、给定器GD、电流变送器SF、测速发电机SD及零速封锁LSF 等环节组成，系统原理框图见图 11，各单元的详细电路见附表一，实验前要求了解 KZS-1 实验装置的结构及组成原理（阅读附录一中的有关部分）实验内容可控硅直流调速系统由于控制装置元件

4、制造工艺上的离散性，整机中分布 参数的影响，电源波动等的影响， 系统设计制造好以后必须进行模拟调试和现场 调试。一般调试的原则是：先单元、后系统；先电阻性负载，后电机负载；先开 环，后闭环；先内环后外环；先单边后反并联调试。一）鉴别电源相序交流电源按正确的相序接入可控硅整流电路， 是系统正常运行的首要条件， 因此在调试系统前首先要鉴别三相电源的相序。1）鉴别相序的方法， 可以用白只灯和电容组成一简单的相序鉴别器， 如图2所示。当把电容和灯泡组成三相负载到三相电源上，贝个灯亮，一个灯暗，若以接电容那相为A相，贝U亮为B相，暗的为C相。也可以用双线示波器来鉴别电源的相序。2.0 F/63CVlfS

5、W/221O0-图1-2(2)检查控制回路稳压电源 15V供电是否正常。(二)单元调试各单元的直流电源，内部已联好，受稳压电源上的电源开关控制。不合主回路开关。各单元的公共地线，内部已联好，做实验是不必连接，注意不能把三相交流电源的零线与控制回路的公共地线联在一起!将调节器ST、LT接成比例状态，零速封锁单元的转换开关置于解除位置。1、调速器的调整(1) 调速器调零ST输入端接地是，ST、LT的输出应为0V，若不为0时调整面板上的调 零电位器，使之为0。(2) 调整调节器的输出线幅值速度调节器的输出线幅值与最大电流整定值有关,UgimIdm式中为电流反馈系数，Idm为最大工作电流。将给定电位器

6、调到最大，调整 ST的输出限幅电位器，使限幅值为调LT的下限幅电位器定脉冲前沿于30 (即 00 )，(从触发器CF面板上观察锯齿波合合脉冲的相位)2、零速封锁用万用表测量LSF的输入合输出:(1)当输入端的Usr0.2V 时，Use 0V ;(2)任何一个输入端Usr0.2V 时，Use15V。3、触发器CF的调整实验中整流变压器用三相自耦变压器，接成 丫形，同步变压器采用双反 星形接法，找好同步电压与主1路电压的同步关系，触发脉冲按顺序，依 次接到对应的可控硅 CF1-11KZ,CF1-12KZ,依次类推。可控硅的触发脉冲由个触发单元的开关控制， 开关接通时，脉冲送到相应 的可控硅。*同步

7、变压器初级接成丫形时，用0220V的两个头。(1)接上同步电源，测脉冲的幅度合宽度脉冲幅度的大小，可用示波器比较电压法，先将示波器丫走输入接地，记下示波器扫描横县线位置，然后接脉冲，视其高度约多少格，计算出幅度。测脉冲宽度，可与正弦同步电压比较，估算出其高度。要求，脉冲宽度150，脉冲幅度 7.5V(2)调整双脉冲的间隔60,量测移相范围观察CF1,CF2,CF3,CF4,CF5,CF6六个触发器的锯齿波斜率是否一致(可用示波器在触发单元CF1CF6面板上的A测试孔观察)，锯齿波幅度高度约为11伏，改变大小观察脉冲移相范围是否大于 1800(3) 零位整定要求零位整定在900，即当Uk 0时，

8、调U偏使0900 0 (给定Ugd 0)具体做法是用双线示波器，将丫1,丫2有的公共地端接触发器的公共端，将丫1接A孔(锯齿波)，丫2接C孔，调U偏使脉冲前沿位于锯齿波的120处。(1)用示波器检查触发单元板上 A、B、C、D、E各点的波形每块触发器*注意：用双线脉冲示波器同时观察两个信号时，这两个信号必须有公共点， 否则会造成短路事故！4、过电流保护整定将电源调压器的手柄放在零位， ST、LT 接成 1：1 的比例调节器，断开电流反馈线，速度反馈电位器调到零，用电阻做负载，将给定调到中间位置，合闸后，用调压器慢慢增加主回路电压，当时，使过流继电器动作，切断主回路，指示灯亮。*合闸时，调压器必

9、须置于零位。调整时，动作要快，过流时间不能过长，否则烧坏电机。5、最大工作电流整定开环时测量电流反馈极性，然后断电，接成电流负反馈，给定调到最大，加负载，调电流反馈电位器，使电流限制在14A。三）系统调试1、开环电阻性负载ST、LT 接成 1：1 的比例调节器，断开反馈线，给定电位器从零慢慢增加， 用示波器观察输出电压波形，波头是否整齐，有无缺相。2、开环电动机负载去掉电阻负载，接入电动机电枢，激磁绕组加入额定电压，发电机作为电动机负载，给定电位器置于零位，合上电源，逐渐增加给定电压，让电机转起来， 稳态转速的高低，决定于给定电压的大小。（四）实验报告1、根据实验要求，画出原理图。2、记下每一

10、步调试的结果，总结调试的步骤的方法。3、对试验结果进行分析讨论。(2)可控硅整流装置能否不接负载进行调试，为什么?(3)若整流变压器接线则同步变压器如何接?(五)注意事项1、接线或更改线路时，必须切断外电源，否则机内有些单元仍工作，中、下抽 屉都有三相交流电，注意不要带电操作。2、单元调试时，不必合主电路3、每次通电前，必须经知道教师检查后，方可合闸，否则出了事故，由本人负 责。实验二参数测试实验目的1掌握电机拖动系统中有关参数的测量和计算方法。2、建立电动机的数学模型。实验内容1测量并计算整流装置的放大倍数Ks和内阻Rn,系统开环，用灯泡作负载，接线如图2-1。(1)改变Ugd测出对应的Uk

11、、Ud，作Ud=f(Uk)曲线。(2)给出Ugd不变，改变负载，测出对应的 Uk和Id,作外特性Ud=f (Id),由Ud=f (Uk)曲线，计算放大倍数 Ks：Ks型S Uk由Ud=f (Id),计算整流装置内阻Rn：RnUdId2、测量电枢电阻Rd用电机电作负载(不接激磁)，ST、LT仍接成比例系数为1的比例调节器, 开环系统原理框图如图2-2。1给出电压Ugd由零增加，使主回路电流大约等于；ld，记下主回路电压Ud1、Ud2及电流Id。电动机电枢电阻:RdUd2Id电抗器电阻:3、计算电枢回路总电阻_ Ud1-Ud2 RxRe , Re=Rj+R)+R0.4V3、逻辑判断电路电平检测器

12、DJ 调好后，接到逻辑控制器 LK 的输入端，模拟可逆系统正、反方向起动，制动状态的信号，测量各环节输出端电位变化，观察逻辑 切换是否灵活、可靠。4、ST、LT 和反向器 DX 单元调零， ST 的输出限幅整定在 8V。5、定脉冲相位。（不含主回路）定零位：U k=o时，调U偏，使0=90，即脉冲前沿定在锯齿波的1200 处。定min角：给定ugn调到最大时，调Uk即LT的正限幅，使脉3）冲前沿定于 600处（相当 min =300）定 角， 断开 逻 辑控制器 ，倒相器与 LT 之 间的连线， minU gd =-15V ，调 LT 的负限幅，使脉冲前沿在1800 处，（即0min =30

13、)6、检查每块触发器板的输出双脉冲波形，是否都正常，并送到对应的可控硅上。*单元调试时，不合主回路电源。（二）系统调试按双闭环逻辑控制无环流系统接好线。1、先单边折去主回路中间小连片）1）阻性负载：观察出输出电压波形是否正常。2）电动机负载：单方向正向起动和单方向反向起动，看其工作2、断电后，将主回路正、 反桥反并联联接，使正、反向试验。（1）突加给定U gd，观察和记录起动过程中n、id 的变化。是否正常。动过程中 n 和 id 的波形。3) 电动机由正向运行突然过渡到反向起动时，观察和记录过渡过程中的 n 和零速対谀给定群tsv1 JiLHiLF卜9-1SVLSF速度调节群GD42hr 倒

14、相器I !I ILKL4I 逻控制番 事电沆检测LTCF1JUI -电流调节器移W触发2S. W冲门i -|7ul|-i !速度变送益SF-O测速发电机图5 3逻辑无环流可逆调速系统框图id 的波形。4）改变调节器参数，观察对过渡试程的影响。三、实验报告1、根据实验整定画出转矩极性签别器和零电流检测的特性，特性的回路宽度如何调？确定回路宽度时如何考虑？2、为什么min, min要整定在30。,等于0。行不行？为什么?3、通过可逆运行对逻辑无环流可逆系统的运行情况加以分析讨论， 有什么体会。3、起制动过程 n、 id 的波形分析。实验六 错位选触无环流可逆系统实验目的1、加深理解错位控制的原理

15、2、熟悉、掌握错位选触无环流控制调速系统的特点、调试方法和步骤。、实验内容和要求此实验是在前面几个实验的基础上进行的，故对已经用过的单元不再重做， 只对错位无环流控制系统中出现的新的单元电路进行调试。一）系统组成它是由速度环、电流环、电压环组成，包括ST、LT、YT,绝对值放大器JF、 触发选择器XC、电流符号选择器LX、零速封锁器LST、电压隔离器YG和触 发器等单元构成调节系统。主回路还是采用三相桥式反并联电路，系统框图如61 图所示。二）单元调试1、调节器输出限幅值调整：ST= 8V 、 LT= 6V、 YT= 10V。触发选择器 XC选择单元是根据电压调节器 YT的输出Uys的极性来控

16、制触发脉冲应送正桥还是送入反桥可控硅，当系统正转时，Ugd为正U ys为负，选触单元应使正组工作，Uys为正时使反组工作。1）模拟电机正、反转信号，观察两输出端电位高低变化情况，要求高电位为+12V，低电位为0V左右。2）做输入、输出特性，Usc=f（ Usr）2、电压隔离器 YG1 ）观察高频方波电源的波形（2）做输入输出波形曲线，Usc=f（ Usr），要求线性度好。3、电流符号选择器 LX它由两个比例为1的倒相器JI,、JI2和两只电子开关组成。1）模拟正、反时电流信号电压，观察输出是否符合要求。要求1 端输入+12V时输出为正值，当3端输入+12V时输出为负值，相当于反转。2）做输入特

17、性曲线 Usc=f（ Usr ）4、绝对值放大器 JFJF加在电压调节器丫1与触发器CF之间，要求不论YT的输出极性如何变化,而JF的输出即U K只有正值，作为移相控制信号。1）在比例放大倍数为 1 时，作输入输出特性 U sc =f（U sr ）（2）上、下幅值的调整，上限幅值决定min,值，其值大小由 W调节，调到 +8V，下限幅值min值，其值大小可将 W1调为0.5V。（3）GD，度）。4）GD，输出接地，调节JF下限幅值输出，定脉冲于180度（即a=150的上、下限幅，使 JF 刚好能满幅输出。满幅输出，调JF上限限幅，定脉冲于60度（a=30度），调YT5、各调节器调零ST、YT、

18、LT在P状态下调零，然后改为PI和I状态，调好后不再改动。装饰各触发脉冲的零位整定在6、整定脉冲相位2o = FO =180。，即当 U K =0 时，脉冲前沿位 于锯齿波的 210度处。7、扳动 GD 的 K1 开关，使 U gn 的极性改变， XC 单元对应的指示灯应亮， K2接地即Ugn=O时，两相指示灯都不亮。三）系统调试 按错位选错无环流控制系统接好线1、检验触发器的动作是否符合要求，正、反转触发脉冲是否符合要求。2、单边正反转实验，观察电机转动是否有异常现象，给定电压由小到大，逐渐增加，观察各调节器是否工作正常，用示波器监视整流电压 Ud的变化情况。3、反并联可逆实验（1）给定电压

19、Ugd逐渐增加，使电机启动，达到一定速度后再逐渐减小Ugd值, 观察各元部件有无异常现象，待一切正常时，可往下做。(2)Ugd逐渐增加，重新起动电机，达到一定速度时，快速减小给定电压Ugd至 0，观察电机是否快速停车，若能快速停车说明反桥投入了逆变，工作正常。(3) 再重新启动电机，达到某一数值后，突然改变给定电压Ugd的极性，使电机反转，用示波器观察波形，用光线示波器记录n和id的波形。注意：零位和上下限幅要调准，且对称，不然易过流。三、实验报告1、错位控制原理、电压环的作用，调试的方法 2、根据实验数据，做出各环节的特性3、分析讨论实验过程中的现象UgdLTYTUoJFUkJUL脉冲门SF

20、. LE GLI IJIIT测速发电机YT电压调节JE绝对值放大器 XC.选融发KLX电流符号选择辭LSE零速封刨ST.速度调节緡 CF移相发器 SE速度变送器LT.电流调节签 YG电压馬离器 LE电变送S图6-1错位选触无环流可逆调速系统框图实验七 双闭环三相异步电动机调压调速系统、实验目的1. 了解并熟悉双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。2. 了解绕线型异步电动机在转子串电阻时的情况下调节定子电压调速时的机械特性。3. 通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。二 实验系统组成及工作原理双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调

21、压器TVC及三相绕线式异步电动机 M（转子回路串电阻）。控制系统由零速封锁器DZS电流调节器ACR速度调节器ASR电流变换器FBC速度变换器FBS触发器GT脉冲放大器AP1等组成。其系统原理图如实验图 7-1所示。实验图 7-1 双闭环三相异步电动机调压调速系统原理图整个系统采用了速度 电流两个反馈控制环。 这里的速度环作用基本上与直 流调速系统相同， 而电流环的作用则有所不同。 在稳定运行的情况下， 电流环对 电网扰动仍有及时的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作 用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。异步电动机调压调速系统结构简单， 采用双闭环时静差率较小，

22、且比较容易 实现正 反转 反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因为 低速运行时转差功率 Ps sPm 全部消耗在转子电阻中，时间长了会使转子过热。三 实验内容1. 测定绕线型异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。2. 测定双闭环交流调压调速系统的静特性。3. 测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。四、实验步骤及方法1. 触发单元调试(1) 用示波器观察触发电路“双脉冲”观察孔,此时的触发脉冲应是后沿固定，前沿可调的宽脉冲。 将G输出Ug直接接到UC处，调节偏移电位器，使 UC=0时，a = 180。将面板上Ubif接地，Ubir悬空，将正组触发脉冲的六个开关接通，观察正组桥VT

23、1VT6晶闸管的触发脉冲是否正常。2. 控制单元调试调试方法与实验3相同。3. 人为机械特性nf(Te)测定(1)系统开环，将G输出Ug直接接到UC,电动机转子回路接入每相为3Q左右的三相电阻。 增大Ug,使电动机端电压为额定电压UsN，改变直流发电机的负载，测定 机械特性n f(Te)，其中电磁转矩可按照下式计算:T 9.55(1 gUgiGRgP。)T en式中，Te三相异步电动机的电磁转矩;U G负载直流发电机电压;Ig负载直流发电机电流;Rg负载直流发电机电枢电阻;Po机组空载损耗。调节Ug，降低电动机端电压为丄UsN及-UsN时重复上述实验，以取得一33组人为机械特性。4. 闭环系统

24、调试(1)晶闸管调压器输出直接接三相电阻负载，观察电压波形是否正常。 按照实验3的方法确定ASR ACF限幅值，判断电流与转速极性并调整其反馈系数。(3) 将系统接成异步电动机的双闭环调压调速系统，转子回路仍串接每相 3Q左右的电阻。逐渐增加给定电压 Ug，观察电动机运行是否正常。(4) 调节ASR ACM外接电容及放大系数调节电位器， 用慢扫描示波器观察 突加给定时的动态波形，改变并确定较好的调节器参数。5. 闭环系统静特性的测定(1)调节Ug，使转速达到n=1400r/min，从轻载按一定间隔做到额定负载测出闭环系统静特性 n f (Te)。(2) 测出 n=1000r/min 及 n=5

25、00r/min 时系统的静特性 n f (Te)。6. 闭环系统动态特性的观察用慢扫描示波器观察并记录：(1)突加给定起动时,转速n、电动机定子电流I s及ASR俞出U*的动态波形。(2)电动机稳定运行，突加和突减负载(20%100%lsN)时的n、Is及U*的动态波形。五、试验报告要求1简要叙述调试电路原理。2说明各控制单元调试步骤和方法。3 整理测得的曲线，绘制机械特性曲线。实验八 双闭环三相绕线型异步电动机串级调速系统、实验目的1. 熟悉双闭环三相绕线型异步电动机串级调速系统的组成及工作原理2. 掌握串级调速系统的调试步骤及方法3. 了解串级调速系统的静态及动态特性二 实验系统组成及工作

26、原理绕线型异步电动机串级调速系统的基本原理是在转子回路中引人附加电动 势进行调速。 通常使用的方法是将转子三相电动势引出， 经过二极管三相桥式不 控整流器，得到直流电压， 再由晶闸管有源逆变器逆变成交流， 通过逆变变压器 送回电网。 调节中间直流环节的逆变电压， 可以方便地实现调速， 并将能量回馈 电网，这是一种比较经济的调速方法。本系统为次同步双闭环串级调速系统， 异步电动机转子主回路由二极管三相 不控整流桥UR晶闸管三相桥式逆变器UI、三相变压器组TI组成。控制系统由 零速封锁器DZS电流调节器ACR速度调节器ASR电流变换器FBG速度变换 器FBS触发器GT脉冲放大器AP1等组成。系统原

27、理图如实验图7-1所示。实验图 7-1 双闭环三相绕线型异步电动机串级调速系统原理图三 实验内容1. 控制单元及系统调试2. 测定开环串级调速系统的机械特性3. 测定双闭环串级调速系统的静特性4. 测定双闭环串级调速系统的动态特性四、实验步骤及方法1.触发单元调试(1)主控制屏开关按实验内容需要设置。用示波器观察触发电路“双脉冲”观察孔，触发脉冲应为相隔60。的双窄脉冲。30。 将G输出Ug直接接到UC处，调节偏移电位器，使 UC=0时,将面板上Ubif接地，Ubir悬空，将三相桥式逆变器 UI触发脉冲的六个开关接通，观察VT1VT6晶闸管的触发脉冲是否正常。2.控制单元调试电流调节器ACR的

28、整定ACRM零后，将G输出U与ACR的输入端相连,ACR输出端与GT板的U端子相连。加正给定，调ACF负限幅电位器，使ACR俞出为0V,这时候P应为30。加负给定，调ACR正限幅电位器，使脉冲停在P =90的位置。(2)速度调节器ASR的整定速度调节器ASR的整定方法与实验3相同。3. 开环机械特性nf(Te)测定(1)将系统接成开环串级调速系统，直流回路电抗器L接700mh将二极管VDVD6连接成三相不控整流桥。把通常作为反组桥的可控整流装置用做逆变器，逆变变压器采用MC0沖的三相变压器，其次级电压 U可按下式选择:U2(-SmfE20COS min式中，Smin 调速系统要求的最低速时的转差率;min逆变电路的最小