运动控制实验指导书(B)

1、绪论一、DKSZ-1主控制屏DK01介绍一、电源部分电源部分的面板如图0-1所示。在面板上布置了主电源、低压直流电源的输出端及控制开关、励磁电源输出端、交流电压表、转速表、直流电压表、直流电流表等。 1主电路电源 主电路电源由面板上部的按钮开关控制，按“闭合”按钮，则主电路电源接通，“主电路电源输出”端A2、B2、C2带电。三相交流电源电压由左上部的交流电压表指示，并由“交流电源电压指示”开关控制而分别观测UAB、UBC、UCA三个线电压。 三相电源均配置有带氖泡指示（熔断时亮）的3A 熔断丝。主电路电源输出端配置有三相电流互感器，为电流反馈、零电流检测，过流保护等提供电流信号，其输出端TA1

2、、TA2、TA3已通过内部连结接至DK02挂箱中电流变换器的相应输入端。 主电路电源的输出电压由“调速电源选择开关”控制； 当开关置“交流调速”档时，A2、B2、C2输出线电压250V； 当开关置“直流调速”档时，A2、B2、C2输出线电压200V。 2励磁电源 开关拨向“开”励磁电源输出为230V的直流电压，并有发光二极管指示电源是否正常，还接有0.5A熔丝保护。励磁电源为直流电机提供励磁电流。由于励磁电源熔丝容量有限，一般不要作为其它直流电源使用。 3低压直流控制电源 低压直流控制电源由面板左上角的“低压控制电源”开关控制，“低压电源输出”端有15V，+5V，二组+24V低压直流控制电源。

3、其中15V电源作为控制系统的电源，其中一组与15V共地的+24V为脉冲功放级电源，同时连线至DK0l上的五芯插座，另一组地线单独的24V连线至DK0l左板上的输出插口；+5V电源为交、直流调速系统进行微机控制实验提供了条件。4脉冲选择及工作状态指示 在面板中间有“触发电路脉冲指示”及“桥工作状态指示”。当“触发电路脉冲指示”指示为“宽”时，晶闸管上的触发脉冲为后沿固定、前沿可变的宽脉冲链；当“触发电路脉冲指示”指示为“窄”时，晶闸管上的触发脉冲为互差600的双窄脉冲；当“桥工作状态指示”指示为“变频”时，组晶闸管上的触发脉冲来自DK06挂箱上环形分配器产生的逆变器触发脉冲；当“桥工作状态指示”

4、指示为“其它”时，组晶闸管上的触发脉冲为来自GT板的双窄脉冲。“触发电路脉冲指示”和“桥工作状态指示”由控制柜内GT和AP2板上的钮子开关来分别控制。5面板仪表 电源面板下部设置有2000r/min的转速表、300V直流电压表，2A的电流表，均为中零式，能为可逆调速系统提供转速，电压、电流指示。转速表的输入信号为测速发电机的输出信号，如实际转速与指示转速不相符，可打开控制屏后盖，调节表后部上的电位器，使两值相符。面板上部有交流电压表和交流电流表，可供交流调速系统实验时使用。图0-1 主控制屏电源部分面板图（DK01）二、主电路及触发电路部分该部分面板装有12只晶闸管、6只整流二极管，触发电路，

5、脉冲功放电路及同步变压器，电抗器等，其面板如图0-2所示。1功率半导体元件 面板上有两组晶闸管变流桥。其中VTlVT6为正组桥（I组桥），由KP5-8晶闸管元件构成，一般不可逆系统、可逆系统的正桥、交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件，由VT1VT6组成反组桥（组桥），元件为KP5-12晶闸管，可逆系统的反桥，交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件；同时还配置了VDlVD6六只整流二极管，可用作串联二极管式逆变器中的二极管，也可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为KZ5-10。所有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有压敏电阻或阻容吸收等过电压

6、保护措施。2同步变压器 面板上部为同步变压器，其连线已在内部接好，连接组为Y一1。可在“同步电源观察孔”观察同步电源的相位。3电抗器 主回路中使用的平波电抗器L放置在面板的中间，共有4档电感值，分别为50mH、100mH、200mH、700mH，可根据实验需要选择电感值。4触发电路 面板上有（组）GTF正组触发（脉冲）装置和（组）GTR反组触发（脉冲）装置，分别通过开关连至VF正组晶闸管，和VR反组晶闸管的门极、阴级。开关拨向“接通”时，晶闸管上接有触发脉冲，开关拨向“断开”时，晶闸管上没有触发脉冲。正、反组的脉冲功放电路分别由 Ublf 和Ublr 控制。将Ublf 和Ublr 接地，则相应

7、的脉冲功放级开放，晶闸管上有脉冲，Ublf 和Ublr 悬空则相应的晶闸管桥无脉冲。开关上方有“单脉冲观察孔”和“双脉冲孔”，当“触发电路脉冲指示”为“窄”时，在此两组观察孔观察到的分别是单脉冲和互差600的双脉冲；如“触发电路脉冲指示”为“宽”时，则观察到的是后沿固定、前沿可变的宽脉冲链。这两组观察孔一般只观察正组变流桥的触发脉冲。面板右上角有“锯齿波斜率调节与观察孔”，“移相控制电压”和“偏移电压”。从锯齿波观察孔中能观察到集成触发电路a、b、c三组的锯齿波，调节相应的电位器可使锯齿波斜率发生变化，要求a、b、c三相的锯齿波斜率相同。偏移电压调节电位器可调节偏移电压Ub的数值。移相控制电压

8、输入端应接实验时所需的移相电压Uct。 5串联电感及电阻 在面板的左下角安放着三组供串联电感式变频调速系统实验使用的电感及电阻。图0-2 主控制屏主电路及触发电路部分面板图二、THMF-1型三相异步电机变频调速装置介绍THMF-1型三相异步电机变频调速实验装置，从应用的角度出发全面展示了通用变频器的控制原理和应用方法，理论联系实际，除了在计算机上实现了原理性仿真演示外还实时逐点测试变频器内各种工作原理波形，是学习交流调速原理的理想设备。它适用于工业自动化、机电一体化、电气技术、数控技术应用等专业。交一直一交电压型变频器的关键技术是PWM调制方法。目前工业应用主要有正弦波脉宽调制（SPWM）、三

9、次谐波注入式脉宽调制（THI-PWM或马鞍波PWM）、空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）。THMF-1型变频调速系统能直观、灵活地演示上述三种调制方法，并能设置16种V/f 曲线，观察电机内旋转磁场模拟轨迹。一、装置面板操作与测试孔功能说明实验装置面板上清晰地画出了系统的方框图。各框图分别说明如下：1总开关：合上开关之后，可以进行转向、升速和降速等各种操作及波形测试。2驱动开关：用于接通或断开电机供电，电机转动之后切勿开断。3电压函数选择开关K1、K2、K3、K4：选择开关的不同状态组合，可以选择24=16根Vf 曲线。开关置于向上位置时定义为1；置于向下位置时为0。4转向、增速、减速键：用于

10、控制逆变器输出频率的增加、减少及电机的转向。每按增速或减速键一次，频率改变0.5Hz。转向键每按一次则电机旋转方向改变一次。5转向指示：指示电机的转向。红灯表示为正转、绿灯表示为反转。6跳线：在主面板的中部偏上处有两组跳线，当两组跳线均开路时为SPWM调制控制方式；用短路帽短接上面一组跳线时为三次谐波注入（马鞍波）PWM调制控制方式；用短路帽短接下面一组跳线时为空间电压矢量调制控制方式。7计算机通信接口：用于本设备与计算机联机。可在计算机上实现仿真或由计算机的键盘来控制该设备。通信必须使用本公司所提供的专用软件及联接电缆。8磁通轨迹观察：X、Y、0V用于连接到示波器的X、Y通道，观测磁通轨迹。

11、9三相逆变器：功率器件的控制信号测试孔VG1VG6。10信号波形测试孔117：（1）测试孔1、9：输出为直流电压，其数值正比于变频器输出电压基波分量的幅值。（2）测试孔2、3、4：在SPWM工作方式、马鞍波PW工作方式下观察三相参考波的波形。（3）测试孔5、14：三角波载波信号观测孔。（4）测试孔6、7、8：三相脉宽调制波形观测孔。（5）测试孔10、11、12：空间电压矢量控制方式下三相逆变器各相的开关状态指示。三相开关状态组合构成空间电压矢量。（6）测试孔13：在空间电压矢量PWM方式下PWM波形。（7）测试孔15、16、17：三相空间电压矢量PWM调制信号。切勿在电机运行中堵转，否则会导致

12、无法修复的后果!二、计算机联机运行说明安装说明企业目前有两种规格的接口方式，使用方法分别如下：（1）PCN电路接口卡形式首先把PCN电路接口卡插入计算机空闲的ISA插槽中，并用扁平通讯电缆线将PCN卡插口与THMF-1型上的计算机接口连接，这样通讯的硬件的连接就完成了。将软盘中的中的THMF.exe复制到硬盘（为了加快程序运行速度），直接点击运行THMF.exe文件，再点击Unzip按钮，将文件全部都解压缩到硬盘上（默认为c：THMF），点击CIose按钮关闭安装程序，软件安装就完成了。（2）计算机并口形式用扁平通讯电缆线将计算机的并口与THMF-1型上的计算机接口连接，这样通讯的硬件的连接就

13、完成了。将软盘中的中的THMF.exe复制到硬盘（为了加快程序运行速度），直接点击运行THMF.exe文件，再点击Unzip按钮，将文件全部都解压缩到硬盘上（默认为c：THMF），点击CIose按钮关闭安装程序，软件安装就完成了。2使用说明实验装置正常操作的顺序应为：先电脑开机，运行程序，进入界面，再打开THMF-1型的驱动开关，然后打开THMF-1型电源开关，将频率退到0Hz，进行联机实验；关机的时候，顺序相反。然后启动计算机，进入操作系统，在WINDOS9x中MS-DOS方式下，对于各连接方式只需分别运行其主程序即可。（1）PCN电路接口卡形式 主程序：Thmfn.exe（2）计算机并口形

14、式 主程序：Thmfn378.exe当进入欢迎主界面时，打开THMF-1型实验装置的总开关，观察面板上数码显示的状态，如果显示的不是000，请点动减速按键，使其显示为000：若转向指示为反转（绿灯亮）请点动转向控制按键，将其换为正转状态（红灯亮）。因为软件系统初始化为从零转速、正转开始。在软件系统中，前面介绍的三种调速方式，通过快捷键方式进行选择（在处于停机状态下，即停止开关处于停止状态，按“s”键选择SPWM方式，按“m”选择三次谐波注入方式的马鞍波SPWM方式，按“v”选择空间电压矢量SVPWM方式）；然后按“w”键联机，按“r”开始运行；运行中，按住小键盘处的“+”键，升高频率，“-”键

15、降低频率；“d”键为转向控制，即当按下“d”一次，电机换向一次，同时转向指示灯指示电机转向。观测波形：通过鼠标或键盘移动界面视图中的十字光标到所要观测的地方，就能在界面上方区域观察到相应点的波形，由于三次谐波与SPWM方式工作原理一致，所以其观测点就是SPWM方式的观测点。空间电压矢量方式时观测点在SVPWM处。 键盘具体操作说明如下： “+”：提升转速。 “-”：降低转速。 “d”：切换电机转向。 “r”：电机起停开关。 “w”：联网开关。 “s”：在停机状态切换到SPWM方式 “m”：在停机状态切换到马鞍波方式 “v”：在停机状态切换到SVPWM方式 “q”：退出此程序。 由于该系统可用于

16、多媒体教学场合对学生进行三相变频调速的原理性讲学，所以界面上所显示的波形都是理论的波形，所以，该软件可在不联机的状态下运行并观测各点的波形（方法同联机一样）。 注意：由于PCN电路卡和计算机并口直接取计算机的直流电源，所以，将控制电路卡和并口插入计算机前请务必检查有无短路故障，再断开计算机电源，以免损毁计算机电源甚至损坏计算机；其次，在将连接排线到实验箱前，请勿带电操作。实验二 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由给定器、速度调节器、电流调节器、触发装置、速度变换器、电流变换器等环节组成。一、基本知识1给定器G的原理图如图1-7所示。图1-7 给定器工作原理图图1-7

17、 电压给定原理图电压给定器由两个电位器RP1、RP2及两个钮子开关Sl、S2组成。Sl为正负极性转换开关，RP1、RP2分别用来调节正负电压的大小，最大输出电压为12V，S2为开停开关，输出电压面板上有表指示。2零速封锁器DZS零速封锁器的作用是当转速给定电压和转速反馈电压均为零时（即在停车状态下），封锁各调节器，保证电机不会爬行。3速度变换器FBS速度变换器为速度检测变换环节，将直流测速发电机的输出电压变换成适用于控制单元并与转速成正比的直流电压，作为速度反馈，其原理图如图1-8所示。 图1-8 速度变换器原理图4速度调节器ASR速度调节器原理图如图1-9所示。图1-9中，由二极管VD3、V

18、D4和电位器RPl、RP2组成正负限幅可调的限幅电路。由C5、R5组成反馈微分校正网络，有助于抑制振荡，减少超调，速度调节器可为比例调节器，也可接成比例积分调节器，场效管VT1，为零速封锁电路，当A端为0V时，VD5导通，将调节器反馈网络短接而封锁；当A端为-15V时，VD5夹断，调节器投入工作。RP3为放大系数调节电位器，RP4为调零电位器。图1-9 速度调节器原理图5电流调节器ACR电流调节器工作原理基本上与速度调节器相同，与速度调节器相比，增加了4个输入端，“2”端接推信号，“4”和“6”接逻辑控制器的相应输出端UZ和UF，当这一端为高电平时，三极管VT1、VT2导通将 SKIPIF 1

19、 0 信号对地短接，用于逻辑无环流可逆系统。VT3、VT4组成互补输出电流放大级。电流调节器原理图如图1-10所示。 6电流反馈与过流保护FBC+FA电流检测为交流测的电流互感器反映电流大小的信号经三相桥式整流电路整流后加至RP1、RP2及R1、R2、VD7上，RP1的可动触点输出作为电流反馈信号，反馈强度由RP1调节。RP2可动触点与过流保护电路相连，输出过流信号，动作电流的大小由RP2调节。当主电路电流超过某一数值后，VST1导通，VT2截止，VT3导通，使继电器K动作，关闭主电路电源开关，并使小电珠H发亮。表示已跳闸。正常工作时，VT3截止，继电器K不得电。当过流时，VT2由导通变为截止

20、，在集电极输出一个高电平至电流调节器ACR的输入端，作为过流推信号。SB为复位按钮，当过流动作后，如过流故障排除，则须按下SB以解除，恢复正常工作。原理图如图1-11所示。图1-10 电流调节器原理图图1-11 电流反馈与过流保护原理图7触发装置GT和I组脉冲放大器AP1实验中采用主控制屏DK01的触发装置为集成触发电路，在由KC04，KC41，KC42集成触发电路芯片基础上，增加了由CD4066，CD4069等芯片构成的模拟开关，以控制输出触发脉冲的形式。KC04是移相集成触发器，KC41是六路双脉冲形成器，KC41与三块KC04可组成三相全控桥双脉冲触发电路。KC42为脉冲列调制形成器，以

21、减小触发电源功率及脉冲变压器体积，提高脉冲前沿陡度。三相集成触发电路如图1-12所示。图1-12 三相变流桥集成触发电路二、实验目的1了解双闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。2熟悉DKSZ-1型电机控制系统实验装置主控制屏DK01的结构及调试方法。3掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。三、实验线路实验线图如图1-13所示。G:给定器 DZS：零速封锁器 ASR：速度调节器 ACR：电流调节器GT：触发装置 FBS：速度变换器 FA：过流保护器 FBC：电流变换器AP1：组脉冲放大器图1-13 双闭环不可逆直流调速系统原理图四、实验设备与仪器1主控制

22、屏DK012直流电动机-直流发电机-测速发电机组3DK02、DK03挂箱4滑线电阻器5DK15电容挂箱6双踪示波器7万用表五、实验内容和方法1主控制屏调试及开关设备（1）打开电源开关，观察各指示灯与电压表指示是否正常。（2）将主控制屏电源板上的调速电源选择开关拨至直流调速档触发电路脉冲指示应显示窄；桥工作状态指示“其它”。（3）触发电路的调试，用示波器观察触发电路单脉冲，双脉冲是否正常，观察三相的锯齿波并调整a、b、c三相的锯齿斜率调节电位器，使三相锯齿波斜率尽可能一致，相互间隔600（已调好，只需观察）。 （4）将给定器输出Ug直接接至触发电路控制电压Uct处，调节偏移电压Ub，使Uct=0

23、时，=900。 （5）将面板上的Ublf 接地，将组触发脉冲的六个开关拨至接通，观察正桥VTlVT6晶闸管的触发脉冲是否正常。将Ublf 悬空，Ublr 接地可观察反桥VT1VT6晶闸管的触发脉冲。2双闭环调速系统调试原则（1）先部件、后系统。即先将各单元的特性调好，然后才能组成系统。（2）先开环、后闭环，即先使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系统。 （3）先内环，后外环。即先调试电流内环，然后调转速外环。 3开环外特性的测定 （1）控制电压Uct由给定器直接接入，直流发电机接负载电阻RG。 （2）逐渐增加给定电压Ug，使电机起动，升速，调节Ug和RG，使电动机电流

24、，Id=Ied,转速n=ned。（3）改变负载电阻RG即可测出系统的开环外特性刀n=f（Id）。n Id 4单元部件调试（1）调节器（ASR、ACR）的调试。合上低压直流电源开关，观察各指示灯指示是否正常。a、调零 将调节器输入端接地，串联反馈网络中的电容短接，使调节器为P调节器。将零速封锁器（DZS）上的钮子开关拨向“解除”位置，把DZS的“3”端接至ACR的“8”端（或ASR的“4”端），使调节器解除封锁而正常工作。调节面板上的调零电位器RP4，用万用表的mV档测量，使调节器的输出电压为零。b、正、负限幅值的调整 将调节器的输入端接地线和反馈电路短接线去掉，使调节器成为比例积分（PI）调节

25、器，然后将给定器输出“1”端接到调节器的输入端，当加正给定时，调整负限幅电位器RP2，使输出电压符合实验要求；当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使正限幅符合实验要求。在本实验中，电流调节器的负限幅为0，正限幅可调整其输出控制脉冲稍大于00。速度调节器的输出正限幅值为0，负限幅为5V。（2）电流反馈系数的整定 直接将给定电压Ug接入移相控制电压Uct的输入端，整流输出接电动机，测量负载电流值和电流反馈电压，调节电流变换器（FBC）上的电流反馈电位器RP1，使负载电流Id=0.8A时的电流反馈电压Ufi=5V,这时的电流反馈系数=Ufi/Id=5/0.8=6.25V/A。（3）转速

26、反馈系数的整定 直接将给定电压Ug接入移相控制电压Uct的输入端，整流电路接直流电动机负载，测量直流电动机的转速值和转速反馈电压值，调节速度变换器（FBS）上转速反馈电位器RP1，使得n=1000r/min时的转速反馈电压Ufn=5V，这时的转速反馈系数=Ufn/n=0.005V/（r/min）。（4）速度反馈极性判别，使系统开环，加Ug使电机旋转，测出转速反馈电压极性，使反馈信号接入ASR与给定信号极性相反。5系统特性测试将ASR、ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。（1）机械特性n=f(Id)的测定a、调节转速给定电压Ug及发电机负载RG，使Id=Ied，n=ned改变负

27、载测出系统的静特性曲线n=f（Id）。 n Idb、降低Ug，使Id=Ied，分别测试n=1000r/min，n=500r/min的静特性曲线。（2）闭环控制特性n=f(Ug)的测定调节Ug及RG，使Id=Ied，n=ned，逐渐降低Ug，记录Ug和n，测出闭环控制特性n=f(Ug)。Ugn6系统动态波形的观察用双踪示波器观察动态波形。并记录下列动态波形：（1）突加给定Ug起动时电动机电枢电流id（电流变换器“2”端）波形和转速n（速度变换器“2”端）波形。（2）突加额定负载时电动机电枢电流和转速波形。（3）突降额定负载时电动机电枢电流和转速波形。改变调节器参数重复上述过程。六、实验报告1根据

28、实验数据，画出闭环控制特性曲线n=f(Ug)。2根据实验数据，画出两种转速时的闭环静特性n=f(Id)。3根据实验数据，画出系统开环机械特性n=f(Id)，计算静差率，并与闭环静特性进行比较。4分析示波器记录下来的动态波形。5简述系统的调试过程。七、注意事项1双踪示波器的两个探头的地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。2系统开环运行时，不能突加给定电压而起动电机，应逐渐增加给定电压，避免电流冲击。八、思考题1如何确定转速反馈的极性并把转速反馈正确地接入系统中，调节什么元件能改变转速反馈的强度？2转速负反馈线的极性如果接反会产生什么现

29、象？3P调节器和PI调节器在直流调速系统中的作用有什么不同？4改变调节器ACR和ASR上可变电阻、电容的参数，对系统有什么影响？实验三 逻辑无环流可逆直流调速系统一、基本知识逻辑无环流系统的主回路由两组反并联的三相全控整流桥组成，由于没有环流，两组可控整流桥之间可省去限制环流的均衡电抗器，电枢回路仅串接一个平波电抗器L。控制系统主要由速度调节器ASR，电流调节器ACR，反号器AR，转矩极性鉴别器DPT，零电流检测器DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器GT，电流变换器FBC，速度变换器FBS等组成。1反号器AR反号器由运算放大器及相关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒相的场合，如图1-14所示

30、。图1-14 反号器原理图其输出与输入的关系为USC= -（RP1+R3）/R1Usr调节电位器RP1的滑动触点，改变RP1的阻值，使RP1+R3=R1，则USC=-USr。2转矩极性鉴别器DPT和零电流检测器DPZ转矩极性鉴别为一电平检测器，可将控制系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需的“0”、“1”状态信号，其原理图如图1-15（a）所示。转矩极性鉴别器的输入输出特性如图1-16（a）所示，只有继电特性。零电流检测器也是一个电平检测器，其工作原理与转矩极性鉴别器相同，在控制系统中进行零电流检测，其原理图和输入输出特性如图1-15（b）和1-16（b）所示。输入输出特性具有继电特性。调节同

31、相输入端电位器RP1可以改变继电特性相对于零点的位置。继电特性的回环宽度为: Uh = Usr2-Usr1 = K1（Uscm2-Uscm1） 图1-15 电平检测器原理图（a）转矩极性检测器 （b）零电平检测器图1-16 电平检测器输入输出特性式中，K1为正反馈系数，K1越大，则正反馈越强，回环宽度就越大；Usr2和Usr1分别为输出由正翻转到负及由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm1和Uscm2分别为反向和正向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取0.20.6V，环宽大时能提高系统抗干扰能力，但环太宽时会使系统动作迟钝。3逻辑控制器DLC逻辑控制器的作用是对转矩极性和主回路零

32、电流信号进行逻辑运算，切换加于正组桥或反组桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统可逆运行。其原理图如图1-l7所示。DLC主要由逻辑判断电路、延时电路、逻辑保护电路、推环节组成。图1-17 逻辑控制器原理图逻辑判断环节的任务是根据转矩极性电平检测器和零电流电平检测器的输出UM和UI状态，判断是否进行切换，当UM变号后，零电流检测器检测到主电路过零时，逻辑判断电路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出Uz和UF状态必须相反。延时环节的作用是要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系统中逻辑判断电路发出切换指令Uz或UF后。经关断等待时间t1（约3ms）和触发等待时

33、间t2（约10ms）之后才能执行切换指令，故设置相应的延时电路，电路中VD1、VD2、C3、C4起tl的延时作用，VD3、VD4、C3、C4起t2的延时作用。逻辑保护环节是当逻辑电路发生故障时，Uz、UF的输出同时为“l”状态，逻辑控制器两个输出端Ublf 和Ublr全为“0”状态，造成两组整流装置同时开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环节后，当Uz和UF全为“1”状态时，使逻辑保护环节输出“A”点电位变为“0”，使Ublf和Ublr都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避免产生短路环流事故。推环节在正、反桥切换时，逻辑控制器中的G8输出“l”状态信号，将此信号送入ACR的输入端作为脉冲后移推指

34、令，从而可避免切换时电流的冲击。二、实验目的1了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。2掌握各控制单元的原理、作用及调试方法。3掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。三、实验线路实验线如图1-18所示。FA：过流保护器 FBC：电流变换器 G：给定器 DZS：零电流检测器ASR：速度调节器 ACR：电流调节器 AR：反号器 DPT：转矩极性鉴别器DPZ：零电流检测器 DLC：逻辑控制器 FBS：速度变换器 GT：触发装置AP1、AP2：正反组脉冲放大器图1-18 逻辑无环流可逆直流调速系统原理图四、实验设备及及仪器1主控制屏DK0l2直流电动机一直流发电机一测速发电机组3DK0

35、2、DK03、DK04挂箱4滑线电阻器 5DK 15电容挂箱6双踪示波器7万用表五、实验内容和方法1主控制屏调试及开关设置调试方法与实验二相同，开关设置，调速电源选择开关为“直流调速”档，触发电路脉冲指示为“窄”，桥工作状态指示为“其它”。2控制单元调试（1）按实验二的方法调试各单元。（2）对电平检测器的调试，测其输出。转矩极性鉴别器DPT：电机正转，输出UM为“1”态，电机反转输出UM为“0”态。零电流检测器DPT：主回路电流接近零输出UI为“1”态，主回路有电流，输出UI为“0”态。（3）将DPT和DPZ输出信号UM、UI分别接到DLC的输入端，将给定器及低压直流电源作为DPT和DPZ的输

36、入信号，改变电平检测器的输出，检查DLC的逻辑状态是否符合下面的真值表。真值表输入UM110001UI100100输出UZ（Ublf ）000111UF （Ublr ）111000（4）调节ASR、ACR的串联积分电容，使系统正常、稳定运行。 3机械特性n=f(Id)的测定测出n=1500r/min，n=1000r/min及n=500r/min时的正、反转机械特性,方法与实验二相同。 4闭环控制特性n=f(Ug)的测定 按实验二的方法测出正、反转时的闭环控制特性n=f（Ug）。正转Ugn反转Ugn 5观察系统动态波形 用双踪示波器观察并记录。（1）给定值阶跃变化（正向起动正向停车反向起动反向切

37、换到正向正向切换到反向反向停车）时的id、n的动态波形。 （2）电机稳定运行于额定转速，Ug不变，突加、突减负载时的id、n的动态波形。（3）改变ASR、ACR的参数，观察动态波形如何变化。六、实验报告 1根据实验结果，画出正、反转闭环控制特性曲线n=f（Ug）。2根据实验结果，画出高、中、低速时正、反转闭环机械特性n=f（Id），并计算静差率。3分析ASR、ACR参数变化对系统动态过程的影响。4分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历的工作状态，系统能量转换状况七、注意事项 1参照实验二的有关注意事项。2实验时，应保证逻辑控制器DLC工作逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。3为了防止意外，可

38、在电枢回路串联一定的电阻，如工作正常，则可随Ug的增大逐渐切除电阻。八、思考题1逻辑无环流可逆调速系统中对逻辑装置有何要求？2逻辑无环流可逆调速系统中的“推”环节的组成原理和作用如何？实验四 正弦波脉宽调制（SPWM）原理实验一、实验目的1掌握SPWM的基本原理和实现方法。2熟悉与SPWM控制有关的信号波形。二、实验原理介绍正弦波脉宽调制法（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

39、率的改变是同步协调完成的，这称为VVVF（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波信号相比较，而产生三相调制波。如图2-17所示。 图2-17 正弦波脉宽调制法三、实验设备及仪器1THMF-1型变频调速实验系统一套2双踪示波器一台四、实验步骤1二组跳线均悬空，即设定到SPWM方式下。2接通电源，启动电机。 3将频率设定到此为0.5Hz，观察电机的运行情况。4逐步升高频率，直至到达3

40、0Hz处。5通过示波器观测三相正弦波信号（在测试孔2、3、4）。6通过示波器，观测三角载波信号，并估算频率（在测试孔5）。7通过示波器，观测三相SPWM波信号（在测试孔6、7、8）。8改变电机的转动方向，再观测上述信号的相位关系的变化。9将频率设定值在0.5Hz60Hz的范围内不断改变，通过示波器在测试孔2、3、4中观察正弦波信号的频率和幅值的关系。五、实验报告要求1画出与SPWM调制有关的主要信号波形说明SPWM的基本原理。2总结在0.5Hz50Hz的范围内正弦信号的幅值与频率的关系。 3总结在50Hz60Hz的范围内正弦信号幅值与频率的关系。实验五 变压变频（VVVF）原理实验及V/f曲线

41、测定 一、实验目的1通过实验掌握VVVF的基本原理和实验方法。2学会测定V/f曲线，并观察不同的V/f曲线对电机磁通的影响。3了解恒磁通调速和恒功率调速。二、实验原理介绍异步电机转速基本公式为：其中n为电机转速，f为电源频率，p为电机极对数，s为电机的转差率。当转差率固定在最佳值时，改变f即可改变转速n。为使电机在不同转速下运行在额定磁通，改变频率的同时必须成比例地改变输出电压的基波幅值。这就是所谓的VVVF（变压变频）控制。工频50Hz的交流电源经整流后可以得到一个直流电压源。对直流电压进行PWM逆变控制，使变频器输出PWM波形中的基波为预先设定的电压/频率比曲线所规定的电压频率数值。因此，这个PWM的调制方法是其中的关键技术。三、实验设备及仪器1THMF-1型变频调速实验系统一套2双踪示波器一台3万用表一只四、实验步骤 1两组跳线均悬空，即设定到SPWM方式。2将跳线开关（K1 K2 K3 K4）设定到V/f曲线0的位置。 3接通电源，启动电