运动控制实验指导书

1、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“状态”开关（直流、调试、串调、调压），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注：线电压 的交流机允许 接线；线电压 的交流机 电源时只准 接 线。（三）出现任何异常，务必立即切除实验台总电源，（即分断空开“” ）。（四）为防止调速系统的振荡，在接入调节器时必须同时接入 阻容箱，先设定为 ： 的比例状态，实

2、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“交流电流变换（）”单元。因此，在所有交、直流实验电路中都必须接入（）单元，并经常检查、观察综合保护的指示，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。（七）无“电流开环” 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 缓慢起调。（八）“闭环系统”阶跃起动前，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，先将负载开关分断、负载变阻器置于阻值最大，实验中按需接通负载开关，逐步减少负

3、载电阻，直至所要求的负载电流。（十）“电流开环”的交流调速系统，给定以积分输出（ ）为宜。（十一）“双踪示波器”测试双线波形，严防因“双表笔”的共地而短路。（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，急停拉空开。 转换开关 位号二次电压（线相） 适用 范围 线电压 鼠笼电机变频调速、调压调速及绕线电机的串级调速。 直流电可逆调速、线电压 鼠笼电频调速与调压调速。线电压 的绕线机串级调速 直流电可逆调速实 验 注 意 事 项目录实验要求与实验内容1实验一、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统3实验二、转速、电流双闭环直流调速系统11实验三、

4、逻辑无环流可逆直流调速系统17实验四、转速开环的电压源型异步电变频调速系统 25（实验五、 转速闭环的电压源型异步电变频调速系统32）附录二： 交直流调速系统典型实验电路图 37附图 11、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统驶 37附图 12、 转速、电流双闭环直流调速系统38附图 17A、逻辑无环流可逆直流调速系统39附图 26、 转速开环的电压源型异步电变频调速系统 40附图 27、转速闭环的电压源型异步电变频调速系统 41 实 验 注 意 事 项实验要求与实验内容一、实验要求：（一）实验前做好预习，熟悉相应交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

5、义和作用原理。（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，由提供或实验前到、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、指定地点准时进入参加实验，不、不早退、不无故缺席、不在嬉笑打闹、不随意乱动与本实验无关的其它设备、仪器。实验完毕，认真整理、归还实验设备、仪器，好实验现场。（四）熟悉实验内容，认真听取实验指导老师的讲解、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、实验数据、绘制实验曲线。（五）实验后，根据指定实

6、验格式，按要求内容，认真、及时完成实验，并于指定时间、指定地点及时送达。（六）严格遵守实验须知和安全规范，异常及时切断实验电源，并立即实验教师。二、实验内容：（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、实验中出现的各类实验现象和故障的原因。（六）实验的收获、体会及改进意见、建议等。 实验一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、实验目的熟悉单闭环直流调速系统的组成及其主要组成单元的原

7、理与作用。学习调速系统单元及系统调试的基本方法及其注意事项。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。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。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、截止电压（稳压二极管 的稳压值）的整定及其对系统静、动特性的影响。二、实验内容调速系统的单元调试及系统静态参数的整定。直流电开环与闭环系统的静态特性测试。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。“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。“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

8、和动态稳定性的实验与分析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、实验设备与仪器综合实验台主体（主控箱）及其主控电路、转速变换（）、交直流电流变换（、）等单元以及负载变阻箱（）、平波电抗器、无源数显 阻容箱（）等。直流可逆调速挂箱（）给定及调节器挂箱（）、 单元 。、 单元 。直流电、发电机机组慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器微机及（、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的典型实例，系统的组成框图如图 所示，接线电路见附图 。主要由 “” 、 “” 、“” 、“”以及电流、转速

9、变换器等 基本 实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统图 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（D101）”和“直流调速系统主电路（D102）” 的调试要点和方法见直流可逆调速挂箱（DS101）使用说明。“给定及给定积分器（D301）”和“转速调节器 ASR（D304）”的调试要点和方法见给定与调节器挂箱（DS301）使用说明。2按附图 11 连接系统：整流装置输出端接好电负载，主电路接直流电流、电压表（图中未画出

10、）和平波电抗器；闭合发电机、电励磁开关（右下面板），并整定至额定励磁电流；分断负载开关 SG，负载变阻器 RG 调至阻值最大；确保转速和电流的给定和反馈极性正确合理，反馈系数、 调至最大（将转速和直流电流变换单元 BS、BC 的输出电位器置于输出电压最大位置）；“状态切换”置“直流”档 ；给定单元（D301）的极性开关S1 、阶跃开S2拨向上方，并置正、负给定电位器输出为 0。3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Rn =R 0 40k 、短接电容 Cn 0）；经实验指导

11、教师检查认可后，推合（取总电源空开（左下面板），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（右上面板控制按钮 ON），保持主电路分断。旋动正、负给定电位器，经极性开关切换，依次使给定 U * 0.5、2V，检查转速调n 4 实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统节器 的比例特性；取给定 ，电容 ，用万用表测量 的输出，同时整定所要求的限幅值。检查并调整“触发器单元 ”和“直流调速系统主电路”，整定触发零位：踪示波器检查触发脉冲斜率、相位、双窄脉冲输出以及主电路接线的正确与否；触发电路和主电路正常后，微调“”单元的移相电位器，使 时，触发角（整定零位）。控制电路状态正常后

12、，将正、负给定电位器重新旋动至 端，将阶跃开关拨向上方，极性开关拨向下方（为什么？）。（二）直流电的开环机械特性测试闭合负载开关 ；保持转速负反馈和电流截止负反馈为断开状态，转速调节器 重复接成 的比例状态，检查无误后，闭合主电路（右上面板主电路按钮 ）。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？）。缓慢增大给定电压 ，使电转速逐渐上升，踪示波器观察整流装置输出电压，看波形是否正常、连续可调。当电电枢电压达到额定值 ，即 时，并保持此时的转速给定 不变，调节负载 电阻 ，使负载电流 在 之间分别负载电流 和转速 等五

13、组数据录于表；减小给定并恒定于 （约 为宜），调节负 载 电阻，在 之间分 别电流 和转速 等五组数据录于表。计算转速比 和电流比 ，也录于表。依次（、）绘制高、低速两条机械特性曲线 （）于图中。表 开环机械特性实验数据（三）转速负反馈有静差直流调速系统 （） （） （）额定参数 ； ； ； 实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统1重新缓慢旋动给定电位器至0（输出0V），侍电机停止后“分断”主电路；按附图11恢速负反馈（接线端子Un 由接地改为转速负反馈输入，注意图 1 2直流电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： 高速低速闭环静特性：有静差系统 高速 低速无静差系

14、统 高速 低速反馈极性，确保负反馈无误，但仍不接电流截止负反馈）；负载变阻器 RG调至阻值最大，检查无误后闭合主电路。2取最大给定U *10V， RC 阻容箱取R k R （k 为转速调节器n mnp 0pASR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Cn （Cn 0）。3缓慢增大给定U * ，使电机转速逐渐上升，当给定电压达到U * 10Vnn 1时保持恒定（即取U * U * U *U *10V），调整（减小）转速反nn 1n mn no m馈直至 nnno m，同时用万用表测量反馈电压 Un no m 以完成转速反馈系数的整定，并计算转速反馈系数（U

15、n no m nno m）录于表12。4调节负载电阻RG，在0 Id m 之间分别负载电流Id 和转速n 等五组数据录于表12；置负载电阻RG至最大， 减小给定并恒定于U * U *n 2n 1（约1 2U *n 1 为宜），调节负载电阻RG，在0Id m 之间分别电流和Id转速 n 五组数据录于表12。缓慢旋动给定电位器至0（输出0V），侍电机停止后“分断”主电路；将转速反馈强度、负载电阻RG 调至最大。计算转速比n*nn0 、电流比 I * Id I no m，也录于表12。d7于图12中，依次（、）绘制高、低速两条静特性曲线n = f（Id）。 6 实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流

16、调速系统表 1 2转 速 负 反 馈 有 静 差 系 统 静 特 性 实 验 数 据（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，取无误后闭合主电路。Cn0.5F 1F，检查2缓慢增大给定电压直至 U *U *n U *n 1 U *恒定，调整（减小）转速nn m反馈直至 nnno m，从而完成转速反馈系数 的整定。（为什么？）重复有静差实验步骤 4、5、6 相应数据录于表13。于图12中，依次（、）绘制高、低速两条静特性曲线n = f（Id）。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

17、特点。表 1 3转速负反馈无静差系统静特性实验数据（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 Ui 1 由接地改为电流反馈输入，其比较电压为 Uco m UVS 1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给定与调节器挂箱（DS301）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。U *U *n U *n 1 10V、nno 恒定；系统稳定后，缓2增大给定直至n慢调节电流反馈强度和负载电阻RG 直至 Id Id no m（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Uc i 1 （ASR输入端子Ui

18、1 处）和负载电阻RG ，并令电流反馈系数 1 Uc i 1 Id no m、负载电阻RG RG no m 录于 7 U *n（V）U *n 1 U *n 2 Id（A）Id 0Id 1Id no mId 2Id mId 0Id 1Id no mId 2Id mI *dn（rmin）n*U *n（V）U *n 1 U *n 2 Id（A）Id 0Id 1Id no mId 2Id mId 0Id 1Id no mId 2Id mI *dn（rmin）n*反 馈 系 数 U n no mnno m VAVA实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统表；最后恢复负载电阻 至最大。调节负载电阻，

19、在 之间分别负载电流 和转速 等五组数据录于表；保持此时的转速反馈和电流反馈不变、负载电阻至最大。 调保持比较电压 不变，增大电流反馈系数使 （ 令 ，录于表）；重复调节负载电阻 ， 在 之间分 和转速 五组数据，录于表；保持此时的转速反馈和电流别电流反馈不变、负载电阻 调至最大。保持 ，改变比较电压使 （将电流反 馈由接线端子 改为 输入）；重复调节负载电阻，在 之间分别读 和转速 五组数据，录于表；保持此时的转速反馈和电流反馈取电流不变、负载电阻 调至最大。保持比较电压 ，恢复电流反馈系数 （参 照步骤）；重复调节负载电阻，在 之间分别电流 和转速 五组数据录于表；旋动给定电位器至（输出）

20、，侍电机停止后“分断”主电路；保持转速和电流反馈不变，分断负载开关 ，置负载电阻 ；恢复比较电压 （将电流反馈由接线端子 恢复为 输入）。计算各转速比 和电流比 ，录于表。表 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 、 、 （） （）特 性 、 （） （） 实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统图 1 4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 121Uco m UVS 1UcomUVS2UVS1 2 1、 Uco m UVS 1 1 、 Uco m UVS 2 UVS 18根据表 14 数据绘制以上四条系统静特性 n = f（Id）于图 14。注意

21、观察四条系统静特性的斜率、截止电流 Idc r、堵转电流 Idbl 之异同，并分析以得出正确结论。n 10V，通过负载开关 SG 切换，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 阻容箱的阻、容值，直至过渡过程曲、9将阶跃开关拨向下方，置给定 U *线满意，临模最满意的一组曲线于图 15。图 1 5突 加 给 定 起 动 的 过 渡 过 程 曲 线 空载 带载 9 实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统分析比较图的两条曲线，空载和带载起动过渡过程的异同。通过右上面板的微机接口电路（），接好微机系统，演示 、打印

22、相应过渡过程曲线，供撰写实验和分析、研究系统动态性能。（未配置微机时可采用“示波器” ，或将此项内容省略。）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、控制电路和空开。六、思考题为什么“单闭环直流调速系统” ，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？在转速负反馈系统中，引入“电流截止负反馈”的目的是什么 ？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？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？带电流截止负反馈的直流调速系统中，改变 和动态特性有何变化？为什么

23、？将引起系统的静、 实 验 二转 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、实验目的熟悉“转速、电流双闭环直流调速系统”的组成及其工作原理。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。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。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、实验内容系统的单元调试及静态参数的整定。“转速、电流双闭环直流调速系统”的静特性测试。“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。“转速、电流双闭

24、环直流调速系统”突加、突卸负载时的抗扰性研究。三、实验设备与仪器综合实验台主体（主控箱）及其主控电路、转速变换（）、交直流电流变换（、）等单元以及负载变阻箱（）、平波电抗器、无源数显 阻容箱（）等。直流可逆调速挂箱（）给定及调节器挂箱（）、 单元 。、 单元 。直流电、发电机机组慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器微机及（、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 所示，接线电路见附图 。主要由“” 、“” 、 “” 、“” 、“

25、”以及电流、转速变换器等基本环节组成。五、实验步骤与方法（一）实验路的连接与检查。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 实 验 二转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统图 2 1转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统 组 成流调节器 ACR（DS305）”单元以组成电流内环，其调试要点和方法见给定与调节器挂箱（DS301）使用说明。2按附图 12 连接系统：整流装置输出端接电负载，主电路接直流电流、电压表（图中未画出）和平波电抗器；闭合右下面板的发电机励磁开关，整定其至额定励磁电流，并分断电的励磁开关（即不接电励磁，以整定电流内环）；

26、分断负载开关 SG，置负载电阻 RG 于最大；确保各给定和反馈极性正确合理，反馈系数、 调至最大；“状态切换”置“调试” 档。3调节器 ASR、ACR 接成 1 : 1 的比例状态（Rn RiR0 40k 、=Cn Ci 0）；正、负给定电位器输出置 0V；切断转速和电流负反馈（接线端Un 和 Ui子的反馈输入改为接地）。4经实验指导教师检查认可后，推合总电源空开（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（右上面板控制按钮 ON），主电路保持分断，将给定单S2U *n0.5、2V，测量 ASR、元的阶跃开

27、关拨向上方；依次使正、负给定ACR 的输入、输出，检查比例特性；取 U * 2V，Ci 0.5n用万用表分别测量 ASR、ACR 的输出并整定其限幅。Cn 1F，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：踪示波器检查触发脉冲斜率、相位、双窄脉冲输出；检查主电路接 12 实 验 二转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统线，确认触发电路和主电路正常后，整定系统零位，即微调“”单元的移相电位器，使 时，触发角。电流内环静态参数整定）给定及给定积分器（）单元的阶跃输出端 由引向转速调节 器的 端改为直接直接引向电流调节器的 输入端，（即暂且去掉，注意！

28、 端不得与 的 端和 的 端同时相接）；电流调节器 接 成 调节器（取 、 ）。检查无误后闭合主电路。）闭合负载开关，给定单元的极性开关 拨向下方，缓慢增大给定直至 ；待系统稳定运行后，同时调节电流反馈和负载电阻 直 至 （设电流过载倍 数 ，若 不同，系数应随之变更），整定电流反馈系数 ，并锁定之。系统重新稳定运行后，减小给定 至 ，电机停止后切除主电路。以上是电流反馈系数的实用整定方法，也可用以整定过电流保护。但以此方法整定值或过电流保护，应尽量缩短直流电以免损坏电机。其实，直接以负载电阻 置换直流电无励磁过载状态的时间，待电流反馈系数或过电流保护整定完成后再行恢复接线，也是一种较好的方法

29、。转速外环静态参数整定）闭合电流”档；恢的励磁开关，并整定至额定励磁电流，“状态切换”置“直速、电流双闭环直流调速系统”（即恢复 的给定输入引自给定单元的阶跃输出端 ， 的输入 引自 的输出），将 接成 调节器（取主电路。 、 ）。经检查无误后闭合）（）单元的极性开关 拨向上方，置给定为 ， 电机升速至某值稳定后。调节（减小）转速反馈直至 ，以完成转速反馈系数 的整定，并锁定之。）减小给定 至 ，电机停止后切除主电路。分断负载开关 ，并将负载电阻 调至最大。（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（、）都是 调节器，无论是内环（电流环）还是外环

30、（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 。实际并非尽然，内、外闭环都存在误差，即，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。 实 验 二转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统1按实验前设计、计算之阻、容（、Ri、Ci ），设定 DS304、DS305两个单元的参数，检查无误后闭合主电路。2增大给定并恒定至U*n 1 = U*nm = +10V、n nnom ；稳定后，调节负载电阻RG ，在0Idm 之间分别电流Id 和转速n 五组数据录于表21；置负载电阻RG 至最大，减小给定并恒定于U

31、* U * （约1 2U * 为宜），调节n 2n 1n 1负载电阻RG ，在01。Idm 之间分别电流Id 和转速n 五组数据录于表2表 2 1转 速 、 电 流 双 闭 环 系 统 静 特 性 实 验 数 据3减小给定电压 U * 至 0，电机停止后，切除主电路。n4根据表21数据分别绘制高、低速两条静特性n = f（ Id ）于图2 2 。5分析双闭环系统静特性的特点，并与实验一“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。图 2 2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先置给定U*n

32、 = U*nm = +10V，再置阶跃开关S2 于下方（端）。保持 ASR、 ACR 为 PI 调节器，参数同前。负载电阻 RG 调至最大，并分断负载开关SG ，使机组接近空载。检查无误后闭合主电路。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 阻容箱的阻容值，直至满意，临模最满意的一组曲线于图23。3阶跃开关S 2 拨向下方，待电机停转后，将转速给定设定为 12 U *n 14 。U*n （V）U*n 1 U * 2 nId （A）Id 0Idm Id 0Idm n（rmin）实 验 二转 速 、 电 流

33、双 闭 环 直 流 调 速 系 统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，电机停止后闭合负载开关SG ；阶跃起动电机到额定转速直至稳定运行后，调节负载电阻，使电枢电流Id Idno m ；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，临模高速时的一组曲线于图23。图 2 3突 加 给定 起 动 的 过 渡 过 程 曲 线 空载 带载5分析比较图23空载和带载起动过渡过程的异同。6通过右上面板的微机接口电路（D0U4），接好微机

34、系统，演示、打印相应过渡过程曲线，供撰写实验和分析、研究系统动态性能。（未配置微机时可采用“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S G。（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。Id2反复分、合（适当保持时间间隔）负载开关SG ，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 24。3分析、图 24 的过渡过程曲线，得出正确结论。4*通过右上面板的微机接口电路（D0U4），接好微机系统，演示、打印相应

35、过渡过程曲线，供撰写实验和分析、研究系统动态性能。（未配置微机时可采用“示波器” ，或将此项内容省略。）5本实验台还可利用 D303 单元的微分开关 SM（拨向下方），实现转速微分负反馈。微分负反馈的 RC 参数已按常规配置，若欲调整，必须从挂箱（DS301）D304 单元的印制板中变更，不尽完美。 15 实 验 二转 速 、 电 流 双 闭 环 直 流 调 速 系 统图 2 4突 加 和 突 卸 负 载 时 的 过 渡 过 程 曲 线6实验完毕，将阶跃开关拨向下方，待电机停转后，依次切除主电路、控制电路和空开 Q 。六、思考题S21电流环对于系统的静态和动态各作用？2转速和电流闭环各自对负载

36、扰动和电网电压波动有否调节能力？3电流内环采用直流电不加励磁的方法整定，应注意什么？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 减小一倍，系统的转速 n 和电枢电流 I d 各有何变化？为什么？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？ 16 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统实验三逻辑无环流可逆直流调速系统一、实验目的熟悉、了解“电平变换器” 的工作原理及其在“逻辑无环流可逆直流调速系统”中的作用。熟悉、了解“逻辑控制器”的组成及其工作原理。熟悉、了解“ 逻辑无环流可逆直流调速系统”的组成及特性。分析、研

37、究“ 逻辑无环流可逆直流调速系统”的正、反向切换原理及其切换过程。二、实验内容“转矩极性”检测和“零电流”电平转换单元的实验研究。“逻辑控制器”的组成及其逻辑电平的测试。“逻辑无环流可逆直流调速系统”正、反向切换过程的分析、研究。“逻辑无环流可逆直流调速系统” 中，推“” 的作用及其实现方法。三、实验设备与仪器综合实验台主体（主控箱）及其主控电路、转速变换（）、交直流电流变换（、）等单元以及负载变阻箱（）、平波电抗器、无源数显 阻容箱（）等。直流可逆调速挂箱（） 、 单元 。给定及调节器挂箱（） 、 单 元 。控制单元挂箱（） 、 单 元直流电、发电机机组慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器

38、微机及（、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“逻辑无环流可逆直流调速系统”只是在“自然环流可逆直流调速系统”的基础上，增加一个“极性鉴别与逻辑控制 （）”单元。其基本特点是通过该单元的“电平变换器 ”将“转矩极性”和“零电流”两个模拟信号输入转换为相应的数字信号输出，利用“逻辑控制器 ” ，对正、反两组触发单元 、 的“开通”或“” ，按逻辑要求进行控制。采用“数字逻辑控制”使系统主电路在任何时刻、任何状态、任何条件下只有一组整流 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统装置工作。这就从根本上切断了环流的通路，以确保可逆系统不存在任何环流。 “逻辑无环流可逆直流调

39、速系统” 主要有“逻辑控制”和“逻辑选触控制”两种基本类型。“逻辑控制”的系统采用两个电流调节器，而“逻辑选触控制”的系统只须一个电流调节器，是前者的改进形式。两类系统的组成框图分别如图 71、图 72 所示，采用“逻辑控制”的无环流可逆直流调速系统的接线电路如附图 17A 所示，采用“逻辑选触控制”的无环流可逆直流调速系统的接线电路如附图 17B 所示。在实际应用中，“逻辑选触控制”的系统，通常只需一套“触发单元” ，由模拟开关选择触发。本实验台已配置了两套触发单wPLco d cn图 7 1逻辑无环流可逆直流调速系统的组成图 7 2逻辑选触无环流可逆直流调速系统的组成 18 实验六转速开环

40、的电压源型异步电变频调速系统元，节省其中一套并无实际意义，故仍采用两套触发单元而不另增设模拟开关。本实验台虽然同时配备了“逻辑控制”和“逻辑选触控制”两类“逻辑无环流可逆系统”实验电路，用户只需按各自的实际情况和要求选择其中之一。 “逻辑无环流可逆直流调速系统”的正、反向切换，采用数字逻辑控制，具有安全、可靠的优点。但是，由于切换过程中存在着工作组“关断”和待工作组“触发”所需的两段延时时间，造成切换死区。所以正、反向切换的快速性，一般不环流可逆系统和错位无环流可逆系统。五、实验步骤与方法（一）极性鉴别与逻辑控制器（DLC）的组成与原理1“极性鉴别与逻辑控制（DLC）”是“逻辑无环流可逆直流调

41、速系统”的关键，如图73所示。由图可见，它由“电平变换（DIP）”和“逻辑控制（LCR）” 两部分组成。图中“电平变换（DIP）” 以虚线框内符号表示，具体电路示于图74，它是逻辑控制器（LCR）的输入电平转换，它将“转矩极性”和“零电流”两个模拟信号输入转换为相应的数字信号输出。“逻辑控制（LCR）”部分是逻辑控制器的，其电路原理单独画出示于图76，它根据“电平变换” 的数字信号输出，实现逻辑运算和判断，并正确送出“开通” 或“信号，以控制两组触发单元。”“极性鉴别与逻辑控制（DLC）”单元的调试可参阅挂箱使用说明的调试要点，此处不另复述。控制单元（DS302）图 7 3极性鉴别与逻辑控制（

42、 DLC ） 单元 19 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统2“极性鉴别与逻辑控制（DLC）”单元的“电平变换”部分包括“转矩极性检测”和“零电流信号检测”两个基本相同的环节，分别将“转矩极性和“零电流”两个模拟信号输入转换为相应的数字信号输出。其电路结构与原理如图74所示，回环特性如图75所示。图 7 4电平变换电路的结构与原理图 7 5电平变换单元的回环特性图74 的上半部分是转矩极性检测电路，其输入取自 ASR的输出U * ，即转矩极性模拟信号。输出为数字信号UT，送至逻i辑控制电路（图76）。转矩极性检测电路的回环特性示于图 75 a）。图74 的下半部分是零电流检测电路，其输

43、入为零电流模拟信号Ui 0 。输出是数字信号UI ，也送至逻辑控制电路，其回环特性示于图 75b）。由图74、图75不难看出，转矩极性检测和零电流信号检测两个环节的区别，仅在于其偏置值和回环宽度的整定不平变换单元设置回环特性是为了提高检测系统的能力。3“极性鉴别与逻辑控制（DLC）” 单元的“逻辑控制”部分由数字逻辑电路组成，其电路结构如图76 所示，它包括“逻辑判断、延时电路、多 1 保护” 等环节，并设置有两组推环节。其中，UI 、UII 输出端主要用于采用两个ACR 的“逻辑无环流可逆系统” ，“推” 输出端用于只有一个ACR 的 “逻辑选触无环流可逆系统” 。系统的两段切换延时时间分别

44、由电位器 RPL1、 RPL2 和电容 C1、C2 组成，其中 RPL1、C1 组成“关断延时” 、RPL2、C2 组成“触发延时”（实际为关断和触发延时时间之和）。 20 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统图 7 6逻 辑 控 制 器 （ L C R ） 的 电 路 结 构4电平变换电路的回环宽度和偏置以及逻辑控制电路的两段延时时间等参数，产品出厂时已按箱的相应印制板电整定，轻易无须变更。确需重新调整时，应从挂进行。（二）基本参数的整定1采用“逻辑控制”的无环流可逆直流调速系统按附图 17A 接线，采用“逻辑选触控制” 的无环流可逆直流调速系统按附图 17B 接线。无论采用何者，主电

45、路按反并联接线，整流装置输出接电负载，主电路接直流电流、L1 （含于图中 Ld ，只要电感量足够，无须另电压表（图中未画出）和电抗器增 L1）；闭合右下面板的发电机、电励磁开关，整定至额定励磁电流；分断负载开关 SG，将负载电阻 RG 调至最大；调节器 ASR（D304）和 ACR（ID305）按实验二的优化参数设置为 PI 调节器（采用图 71A 接线时，ACRII（D306）的结构和参数与 ACR I完全相同），并确保它们的给定和反馈极性的正确合理，同时将转速和电流反馈系数、调至最大；给定单元的极性开关 S1、阶跃开关 S2 拨向上方，“状态切换”置“直流” 档。2经实验指导教师检查认可后

46、，推合总电源空开（左下面板），检查各指示灯状态，确认无异常后闭合控制开关，并开始以下步骤。3按常规整定 ASR 和 ACR 的输出限幅，尤其 ACR I （以及 ACR II输出限幅（ Uct m Uc t m ）严格按限制 min min 30 整定。）的4按实验五相同的方法整定两个触发单元，确保反相器 AR（D311）的比kP 1且具有良好的线性度，两组触发特性严格对称且确保 ，例系数并将系统的零位整定于 90，即当 Uct Uc t 0时整定使 90。 21 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统将“”单元的转速给定设定为零；暂时断开转速负反馈接线 （将 的 输入端由引自转速变换单元

47、的输出 改为直接接地）。将 暂时改接为 的比例调节器；闭合负载开关 ，经检查无 误后闭合主电路。缓慢增加给定至 恒定（设电流过载倍数 ，若 不同，系数应随之变更），系统稳定后，同时调整（减小）电流反馈和负载电阻 ， 、 ；调整完毕，锁定反馈系数 直至并减少给定至 ，电机停止后，分断主电路和负载开关 。恢速调节器的负反馈接线（恢复 的 输入端由 单元的 输出 引入，并恢复其为 调节器），经检查无误后闭合主电路；增加给定至 ，调整（减小）转速反馈直至转速 ，锁定反馈系数 。调整完毕，缓慢减少给定至 ，电机停止后，切除主电路。步骤、 、除将“”单元的转速给定 设定为零外，、及其反馈系数的调试要点和方

48、法同实验二，实验前由（三）逻辑控制器（）的电平测试调试完成为宜）分别以（）单元的输出 模拟“转矩极性”信号（用极性开关 切换转矩极性）、（）单元的输出 模拟“零电流”信号（由切换 开关模拟电流有、无）。为此，将“极性鉴别与逻辑控制（）”单元的转矩输入端 由引自（）的输出端 改由（）单元的输出 引 入， 将其零电流输入端 由引自“交流电流变换（）”单元的输出 改由 （）单元的输出 。“” （绝对值变换器）单元的上输入端子 连接，将以此模拟“零电流” 信号输入 。通过切换（）单元的极性开关 和（ ） 单元的切换开关 依次模拟“正向转矩、无电流” 、“正向转矩、有电流” 、“反向转矩、有电流” 、“

49、反向转矩、无电流” 、“反向转矩、有电流” 、“零转矩、有电流” 、“零转矩、零电流” 七种不同情况，并用电平测试笔或万用表依次测量逻辑控制器（）的、 各点电位及“运行指示灯”的状态（亮者为工作组）于表。分析、检查表各点电位的变化及“运行指示灯” 的状态，是否正确？如果有误则检查接线及测试过程，直确。测试完毕，按附图或附图恢复正常接线，即将“极性鉴 别与逻辑控制（）”单元的转矩输入端 恢复由（）的输 出端 引入，将零电流输入端 恢复由“交流电流变换（）” 单元的输出 引入。 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统（四）逻辑无环流可逆直流调速系统的动态过程1暂且拔除“推”连接线，闭合主电路。

50、正向阶跃起动电速，同时由双踪示波器观察转速和电流的过渡过程曲线。至额定转表 7 1逻辑控制器（ DLC ） 的运行状态2直接反向阶跃起动电流的过渡过程曲线。至反向额定转速，同时由双踪示波器观察转速和电3再次直接反向阶跃起动电转速和电流的过渡过程曲线，向额定转速，同时由双踪示波器观察临模于图77 （注意观察、临模切换过程图 7 7逻辑无环流可逆直流调速系统的正、 反向切换（ 无推）序号电平检测组别ABDEFU状态指示灯转矩电流1正无III2正有III3反有III4反无III5反有IIIl60有III700III注电平： 1 高 、 0 低； 状态指示灯：亮 开通 、 灭 实验六转速开环的电压源型

51、异步电变频调速系统中出现的现象，尤其是切换死区）。4 *通过右上面板的微机接口电路（D0U4），接好微机系统，演示、打印相应过渡过程曲线，供撰写实验和分析、研究系统动态性能。（未配置微机时可采用“示波器” ，或将此项内容省略。）5实验完毕，阶跃开关拨向下方，待电机停转后，切除主电路（五）带“ 推 ” 功能的逻辑无环流可逆直流调速系统的动态过程恢复“ 推”功能（即将“ 推”线重新连接完好），正向阶跃起动电至额定转速，同时由双踪示波器观察转速和电流的过渡过程曲线。重复步骤（六）之三、3、4、5，但相应曲线临模于图78。实验完毕，阶跃开关拨向下方，待电机停转后，依次切除主电路、控制电路和总电源空开。

52、比较有、无“ 推”作用的两种情况，分析异同并得出正确结论。本实验内容还可增加“带载起、制动，带载正、反向直接切换以及抗扰性实验，方法同前相关实验，此处不另复述。图 7 8逻辑无环流可逆直流调速系统的正、 反向切换（ 有推）六、思考题电平变换单元的作用是什么？为什么要设置回环宽度？逻辑控制器的各组成部分都有哪些作用？并简述其原理。逻辑无环流可逆系统为什么要设置“关断”和“触发”两段延时时间？逻辑无环流系统设置“推 ”环节的目的是什么？并简述其原理。逻辑无环流系统中，为什么将“转矩极性信号”取自转速调节器 ASR的输出端 U* ？直接取自 U*inUi或行否？为什么？ 24 实验六转速开环的电压源

53、型异步电变频调速系统实验四 转速开环的电压源型异步电变频调速系统一、实验目的熟悉“转速开环的电压源型异步电工作原理。变频调速系统”的组成及其进一步了解实验系统主要组成单元的原理及其基本调试方法。分析“转速开环的电压源型异步电控制及其过渡过程。变频调速系统”的起、制动二、实验内容“实验系统”的接线与静态调试。“转速开环的电压源型异步电“转速开环的电压源型异步电动过渡过程的实验研究。“转速开环的电压源型异步电变频调速系统”的静特性研究。变频调速系统”正、反向起、制变频调速系统”的抗扰性研究。三、实验设备与仪器实验台主体（主控制箱）及其主控电路、转速变换（ ）、直流电流变换（）、交流电压、电流变换（

54、、）单元以及负载变阻箱（）、无 源数显阻容箱（）。脉宽与变频调速挂箱（） 、 单元 。 、 、 单元 。 、 单元 。给定及调节器挂箱（）特殊控制单元挂箱（）鼠笼转子异步电 负载发电机 测速发电机组。慢扫描双踪示波器、频率计、数字万用表等测试仪器微机及（、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“转速开环的电压源型异步电变频调速系统”是交流变压变频（） 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统调速系统的基础实验之一，其组成框图如图 61 所示，具体接线见附图 26。，系统由“D201”、“D202”、“D204”、“D205”、“D301”、“D303”、“D305”、

55、“D307”、“D314”、和转速变换（BS）、直流电流变换（BC）、交流电压、电流变换（BU、Bi）单元以及主控电路、负载变阻箱（RLD）、无源数显阻容箱（RC）、异步电 负载发电机 测速发电机组等组成。图 6- 1转速开环的电压源型异步电变频调速系统的组成框图五、实验步骤与方法（一）实验电路连接、检查及静态参数整定。本实验系统所使用的单元环节，与实验五基本相同，只是增加了电压调节器 AVR（D303）、电流调节器 ACR（D305）和频率给定动态校正 GFC（D314）三个单元环节。AVR、ACR 和 GFC 的调试方法和要点见（DS301）、（DS302）挂箱使用说明的相关内容，其中 A

56、VR 按正常整定限幅，ACR、GFC 的输出限幅直接取电源电压或 8V 以上，即取 UCVm UCFm 8V（为什么？）。按附图 26 连接系统，“状态切换”置“交流”档 ；检查各调节器的给定、反馈、限幅以及输出极性（包括 GFC）是否符合要求，并将反馈系数、 调至最大；给定单元（D301）的极性开关、阶跃开关拨向上方，置正、负给定为 0；负载发电机电枢回路串接直流电流表，并分断负载开关 SG，负载变阻箱（RLD）调至电值 RG 最大；“串调投入”环节的输入“Uin”如图接“+12V”；经实验指导教师检查认可后，推合总电源空开（右下面板），检查各指示灯状态，确认无异常后开始以下步骤。 26 实

57、验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统先不接 、 以及低频补偿（）四个单元（即将 此四个单元暂时短接， 单元的输入 、 直接由 单元的“ ”端引入），闭合控制回路（右上面板控制按钮 ），确认无异常后同实验五的方法完成三相正弦脉宽控制器（）的参数整定：增加给定至 ，用万用表检查（）单 元测试点 的电压，并微调面板电位器 整定至 ；用频率计或示波器检查测试点 及其频率 ，并微调面板电位器 精确整定至 ，若直接由（）单元的三位数码管（）输出频率，其值为 ；用频率计或示波器检查测试点 的三角波及其频率，并微调面板电位器 整定至 （），即取载波比 ；用示波器检查三相（）驱动输出 、（、 依次反相）的波

58、形、频率和相序，应正确无误。（）单元参数整定完毕后，恢复给定至 ，分断控制回路 ，按附图 恢复接入 、 二个单元（两者均取 ： 的比例状态），继续短接 和低频补偿（）单元（ 的输入直接由 单元的“端引入），即先不接 并设定为无“低压补偿”控制。”依次闭合控制回路、主电路和交流电路，缓慢增加给定起动电机，直至 （ 限幅值）， 并观察运行情况，若有异常，立即切断交流电 路（右下面板交流电路按钮）；电机转速稳定后，闭合负载开关 ，逐步减小负载电阻 并调节（减小）电流反馈强度直至 （ 、 等 参数同实验五表 或由提供 ），锁定此时之电流反馈系数。最后，恢复给定至 ，待电机停止后， 分断交流电路。按附图

59、 恢复接入 （按设计参数组成 调节器）；闭合交流 电路，缓慢增加给定，直至 ；任一相定子电压，调节（减小）电压反馈强度直至 ，同时满足 、 ，（为什么？）锁定电压反馈系数； 最后恢复给定至 ，待电机停止后， 分断交流电路和负载开关 ，负载电阻 调至阻值最大。（二）系统静特性测试保持无低频补偿状态，缓慢增大给定至 、 并保持之 ；闭合负载开关，减小负载电阻 使负载电流 在“ ”之 凡“同实验 或由提供”的参数，指实验 已测量过，学生未选实验 时由提供。 实验六转速开环的电压源型异步电变频调速系统五组转速 和电流 ，并计算转差率（ ）和负载间，分别电流比 （转矩比 ）； 略大于 后，注意观察转速 和电流 堵转时的负载电流 以及计算堵转电流比的变化，并 ；数据录于表，并缓慢减少给定至，待电机停止后将负载电阻调至阻值最大，并分断负载开关。缓慢增大给定 至（） ，（？）；重复步骤，分别五组转速 和负载电流 、堵转电流 ，计算转差率（ ）和电流比 、 录于表。接入（）单元，重复步骤、，完成带“低频补偿”的变频调速系统在高、低给定时的两条静特性测试，数据录于表。表 转速开环的电压源型异步电变频调速系统的静特性实验数据减小给定至，待电机停止后切断交流电路，将负载电阻调至阻值最大，并分断负载开关。按表 数据分别绘制有、无“低频补偿”，高、低给定时“转速开环的变