电力拖动自动控制新版系统运动控制新版系统试验参考指导书

电力拖动自动控制系统----运动控制系统试验指导书张寿明昆明理工大学信自学院自动化系9月目录试验须知试验一双闭环不可逆直流调速系统调试试验二双闭环不可逆直流调速系统静特征研究试验三双闭环不可逆直流调速系统动特征研究试验四逻辑无环流可逆直流调速系统试验试验五矢量坐标变换仿真试验六转差频率控制交流异步电动机矢量控制系统仿真试验七无速度传感器矢量控制系统仿真附录1双闭环不可逆直流调速系统原理图及所需挂件附录2逻辑无环流直流可逆调速系统原理图及所需挂件实验须知试验课是教学中关键步骤之一，经过试验，是理论联络实际，加深了解和巩固所学相关理论知识，培养、锻炼和提升对实际系统调试和分析、处理问题能力，同时经过试验也培养严谨科学态度和良好作风，以达成工程技术人员应有本事，所以要求每个学生必需认真对待试验课，要求做到：一、试验前预习，要求：了解全部试验系统工作原理明确试验目标，各项试验内容、步骤和做法确定试验操作步骤，画出试验统计表格等。二、试验中认真、要求：熟知全部设备，认真按试验要求，有步骤地进行各项内容试验。测试前，必需熟悉仪器、仪表使用，注意量程。认真统计测试数据和波形。4、不许带电操作，每次更换线路时，必需断点进行操作，通电前，必需经指导老师检验，方可合闸。5、同组同学，必需相互配合，共同完成试验任务。三、试验后认真写试验汇报整理各项试验数据，列成表格，按要求绘制相关曲线，进行分析比较。统计和分析试验中多种现象。四、试验装置自动控制系统试验全部在DJDK-Ⅱ型装置上进行。详见“DJDK-Ⅱ试验装置介绍”。试验一双闭环不可逆直流调速系统调试试验目标掌握调速系统各单元电路调整方法，搞清她们工作原理及其在系统中应用。掌握双闭环不可逆直流调速系统调试方法和步骤。系统组成及所需挂件详见附录一。试验内容(一)双闭环调速系统调试标准①先单元、后系统，即先将单元参数调好，然后才能组成系统。②先开环、后闭环，即先使系统运行在开环状态，然后在确定电流和转速均为负反馈后，才可组成闭环系统。③先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试转速外环。④先调整稳态精度，后调整动态指标。(二)DJK02和DJK02-1上“触发电路”调试①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上“三相电网电压指示”开关，观察输入三相电网电压是否平衡。②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。③用10芯扁平电缆，将DJK02“三相同时信号输出”端和DJK02-1“三相同时信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”发光管亮。④观察A、B、C三相锯齿波，并调整A、B、C三相锯齿波斜率调整电位器（在各观察孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。⑤将DJK04上“给定”输出Ug直接和DJK02-1上移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调整DJK02-1上偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同时电压信号和“双脉冲观察孔”VT1输出波形，使α=150°(注意此处α表示三相晶闸管电路中移相角，它0°是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路0°移相角表示从同时信号过零点开始计算，二者存在相位差，前者比后者滞后30°)。⑥合适增加给定Ug正电压输出，观察DJK02-1上“脉冲观察孔”波形，此时应观察到单窄脉冲和双窄脉冲。⑦用8芯扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放输入端。⑧将DJK02-1面板上Ulf端接地，用20芯扁平电缆，将DJK02-1“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间触发脉冲是否正常。(三)控制单元调试①移相控制电压Uct调整范围确实定直接将DJK04“给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct输入端，“三相全控整流”输出接电阻负载R，用示波器观察Ud波形。当给定电压Ug由零调大时，Ud将随给定电压增大而增大，当Ug超出某一数值时，此时Ud靠近为输出最高电压值Ud＇，通常可确定“三相全控整流”输出许可范围最大值为Udmax=0.9Ud＇，调整Ug使得“三相全控整流”输出等于Udmax，此时将对应Ug＇电压值统计下来，Uctmax=Ug＇，即Ug许可调整范围为0～Uctmax。假如我们把输出限幅定为Uctmax话，则“三相全控整流”输出范围就被限定，不会工作到极限值状态，确保六个晶闸管可靠工作。统计Ug＇于下表中：Ud＇Udmax=0.9Ud＇Uctmax=Ug＇将给定退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。②调整器调零将DJK04中“调整器I”全部输入端接地，再将DJK08中可调电阻120K接到“调整器I”“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“调整器I”成为P(百分比)调整器。用万用表毫伏档测量调整器I“7”端输出，调整面板上调零电位器RP3，使之电压尽可能靠近于零。将DJK04中“调整器II”全部输入端接地，再将DJK08中可调电阻13K接到“调整器II”“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“调整器II”成为P（百分比）调整器。用万用表毫伏档测量调整器II“11”端，调整面板上调零电位器RP3，使之输出电压尽可能靠近于零。③调整器正、负限幅值调整把“调整器I”“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调整器成为PI(百分比积分)调整器，将“调整器I”全部输入端接地线去掉，将DJK04给定输出端接到调整器I“3”端，当加+5V正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V，当调整器输入端加-5V负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压尽可能靠近于零。把“调整器II”“9”、“10”短接线去掉，将DJK08中可调电容0.47uF接入“9”、“10”两端，使调整器成为PI（百分比积分）调整器，将“调整器II”全部输入端接地线去掉，将DJK04给定输出端接到调整器II“4”端。当加+5V正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压尽可能靠近于零；当调整器输入端加-5V负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使调整器I输出正限幅为Uctmax。④电流反馈系数整定直接将“给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct输入端，整流桥输出接电阻负载R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。按下开启按钮，从零增加给定，使输出电压升高，当Ud=220V时，减小负载阻值，调整“电流反馈和过流保护”上电流反馈电位器RP1，使得负载电流Id=l.3A时，“2”端If电流反馈电压Ufi=6V，这时电流反馈系数β=Ufi/Id=4.615V/A。⑤转速反馈系数整定直接将“给定”电压Ug接DJK02-1上移相控制电压Uct输入端，“三相全控整流”电路接直流电动机负载，Ld用DJK02上200mH，输出给定调到零。按下开启按钮，接通励磁电源，从零逐步增加给定，使电机提速到n=150Orpm时，调整“转速变换”上转速反馈电位器RP1，使得该转速时反馈电压Ufn=-6V，这时转速反馈系数α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。（四）系统调试（1）开环电阻性负载ASR、AST接成1：1百分比调整器，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，有没有缺相。（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，逐步增加给定电压，让电机转起来，稳态转速高低，决定于给定电压大小。四、试验汇报1、依据试验要求，画出原理图。2、记下每一步调试结果，总结调试步骤方法。3、对试验结果进行分析讨论。（1）为何判别电源相序？假如相序反了，会出现什么现象？（2）可控硅整流装置能否不接负载进行调试，为何？（3）两个调整器限幅值分别起什么作用？五、注意事项(1)双踪示波器有两个探头，可同时观察两路信号，但这两探头地线全部和示波器外壳相连，所以两个探头地线不能同时接在同一电路不一样电位两个点上，不然这两点会经过示波器外壳发生电气短路。为此，为了确保测量顺利进行，可将其中一根探头地线取下或外包绝缘，只使用其中一路地线，这么从根本上处理了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必需在被测电路上找到这两个信号公共点，将探头地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这么才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。(2)电机开启前，应先加上电动机励磁，才能使电机开启。在开启前必需将移相控制电压调到零，使整流输出电压为零，这时才能够逐步加大给定电压，不能在开环或速度闭环时突加给定，不然会引发过大开启电流，使过流保护动作，告警，跳闸。(3)通电试验时，可先用电阻作为整流桥负载，待确定电路能正常工作后，再换成电动机作为负载。(4)在连接反馈信号时，给定信号极性必需和反馈信号极性相反，确保为负反馈，不然会造成失控。(5)在完成电压单闭环直流调速系统试验时，因为晶闸管整流输出波形不仅有直流成份，同时还包含有大量交流信号，所以在电压隔离器输出端必需要接电容进行滤波，不然系统肯定会发生震荡。(6)直流电动机电枢电流不要超出额定值使用，转速也不要超出1.2倍额定值。以免影响电机使用寿命，或发生意外。(7)DJK04和DJK02-1不共地，所以试验时须短接DJK04和DJK02-1地。试验二双闭环不可逆直流调速系统静特征研究试验目标了解双闭环不可逆直流调速系统开环机械特征和闭环有静差及无静差系统静特征。二、系统组成及所需挂件详见附录一。试验内容1、系统调试参考试验一调试方法调试。2、开环外特征测定①DJK02-1控制电压Uct由DJK04上给定输出Ug直接接入，“三相全控整流”电路接电动机，Ld用DJK02上200mH，直流发电机接负载电阻R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。②按下开启按钮，先接通励磁电源，然后从零开始逐步增加“给定”电压Ug，使电机开启升速，转速抵达1200rpm。③增大负载(即减小负载电阻R阻值)，使得电动机电流Id=Ied，可测出该系统开环外特征n=f（Id），统计于下表中：n（rpm）Id（A）将给定退到零，断开励磁电源，按下停止按钮，结束试验。3、双闭环有静差系统静特征测试①按附录一接线，DJK04给定电压Ug输出为正给定，转速反馈电压为负电压，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上200mH，负载电阻放在最大值，给定输出调到零。将“调整器I”、“调整器II”全部接成P（百分比）调整器后，接入系统，形成双闭环不可逆系统，按下开启按钮，接通励磁电源，组成试验系统。②机械特征n=f(Id)测定A、发电机先空载，从零开始逐步调大给定电压Ug，使电动机转速靠近n=l200rpm，然后接入发电机负载电阻R，逐步改变负载电阻，直至Id=Ied，即可测出系统静态特征曲线n=f(Id)，并统计于下表中：n（rpm）Id（A）B、降低Ug，再测试n=800rpm时静态特征曲线，并统计于下表中：n（rpm）Id（A）4、双闭环无静差系统静特征测试①将“调整器I”、“调整器II”全部接成PI（百分比积分）调整器后，接入系统，形成双闭环不可逆系统，按下开启按钮，接通励磁电源，组成试验系统。②机械特征n=f(Id)测定A、发电机先空载，从零开始逐步调大给定电压Ug，使电动机转速靠近n=l200rpm，然后接入发电机负载电阻R，逐步改变负载电阻，直至Id=Ied，即可测出系统静态特征曲线n=f(Id)，并统计于下表中：n（rpm）Id（A）B、降低Ug，再测试n=800rpm时静态特征曲线，并统计于下表中：n（rpm）Id（A）C、闭环控制系统n=f(Ug)测定调整Ug及R，使Id=Ied、n=l200rpm，逐步降低Ug，统计Ug和n，即可测出闭环控制特征n=f(Ug)。n（rpm）Ug（V）四、试验汇报1、按试验要求列表统计试验数据，并将静特征绘制在坐标纸上。2、依据试验结果比较开环系统、闭环有静差系统及闭环无静差调速系统静特征。3、讨论双闭环调速系统试验时，碰到下列情况会出现什么现象？电流反馈极性接反。转速反馈极性接反。起动时ASR未饱和。起动过程中ACR达成饱和。试验三双闭环不可逆直流调速系统动特征研究试验目标了解双环系统动态特征调试步骤和方法。了解调整器参数对系统动态性能影响。二、系统组成及所需挂件详见附录一。三、试验内容1、系统调试参考试验一调试方法调试。2、系统动态特征观察用慢扫描示波器观察动态波形。在不一样系统参数下(“调整器I”增益和积分电容、“调整器II”增益和积分电容、“转速变换”滤波电容)，用示波器观察、并统计下列动态波形:①突加给定Ug，电动机开启时电枢电流Id(“电流反馈和过流保护”“2”端)波形和转速n(“转速变换”“3”端)波形。②突加额定负载(20%Ied100%Ied)时电动机电枢电流波形和转速波形。③突降负载(100%Ied20%Ied)时电动机电枢电流波形和转速波形。四、试验汇报：绘制所统计波形。分析系统动态波形，讨论系统参数改变对系统动、静态性能影响。对本试验有何提议和体会。试验四逻辑无环流可逆直流调速系统试验一、试验目标(1)了解、熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统原理和组成。(2)掌握逻辑无环流可逆直流调速系统调试步骤和方法。二、试验所需挂件及附件详见附录二。三、试验内容(1)逻辑无环流调速系统调试标准①先单元、后系统，即先将单元参数调好，然后才能组成系统。②先开环、后闭环，即先使系统运行在开环状态，然后在确定电流和转速均为负反馈后才可组成闭环系统。③先双闭环、后逻辑无环流，即先使正反桥双闭环正常工作，然后再组成逻辑无环流。④先调整稳态精度，后调动态指标。(2)DJK02和DJK02-1上“触发电路”调试①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上“三相电网电压指示”开关，观察输入三相电网电压是否平衡。②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。③用10芯扁平电缆，将DJK02“三相同时信号输出”端和DJK02-1“三相同时信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”发光管亮。④观察A、B、C三相锯齿波，并调整A、B、C三相锯齿波斜率调整电位器（在各观察孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。⑤将DJK04上“给定”输出Ug直接和DJK02-1上移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调整DJK02-1上偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同时电压信号和“双脉冲观察孔”VT1输出波形，使α=150°(注意此处α表示三相晶闸管电路中移相角，它0°是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路0°移相角表示从同时信号过零点开始计算，二者存在相位差，前者比后者滞后30°)。⑥合适增加给定Ug正电压输出，观察DJK02-1上“脉冲观察孔”波形，此时应观察到单窄脉冲和双窄脉冲。⑦用8芯扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放输入端。⑧将DJK02-1面板上Ulf端接地，用20芯扁平电缆，将DJK02-1“正、反桥触发脉冲输出”端和DJK02“正、反桥触发脉冲输入”端相连，分别将DJK02正桥和反桥触发脉冲六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6和反桥VT1'～VT6'晶闸管门极和阴极之间触发脉冲是否正常。(3)控制单元调试移相控制电压Uct调整范围确实定直接将DJK04“给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct输入端，“三相全控整流”输出接电阻负载R，用示波器观察Ud波形。当给定电压Ug由零调大时，Ud将随给定电压增大而增大，当Ug超出某一数值时，此时Ud靠近为输出最高电压值Ud＇，通常可确定“三相全控整流”输出许可范围最大值为Udmax=0.9Ud＇，调整Ug使得“三相全控整流”输出等于Udmax，此时将对应Ug＇电压值统计下来，Uctmax=Ug＇，即Ug许可调整范围为0～Uctmax。假如我们把输出限幅定为Uctmax话，则“三相全控整流”输出范围就被限定，不会工作到极限值状态，确保六个晶闸管可靠工作。统计Ug＇于下表中：Ud＇Udmax=0.9Ud＇Uctmax=Ug＇将给定退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。②调整器调零将DJK04中“调整器I”全部输入端接地，再将DJK08中可调电阻120K接到“调整器I”“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“调整器I”成为P(百分比)调整器。用万用表毫伏档测量调整器II“7”端输出，调整面板上调零电位器RP3，使之输出电压尽可能靠近于零。将DJK04中“调整器II”全部输入端接地，再将DJK08中可调电阻13K接到“调整器II”“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“调整器II”成为P（百分比）调整器。用万用表毫伏档测量调整器II“11”端，调整面板上调零电位器RP3，使之输出电压尽可能靠近于零。③调整器正、负限幅值调整把“调整器I”“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调整器成为PI(百分比积分)调整器，将“调整器I”全部输入端接地线去掉，将DJK04给定输出端接到调整器I“3”端，当加+5V正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V；当调整器输入端加-5V负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压为+6V。12VUrUc把“调整器II”“9”、“10”短接线去掉，将DJK08中可调电容0.47uF接入“9”、“10”两端，使调整器成为PI（百分比积分）调整器，将“调整器II”全部输入端接地线去掉，将DJK04给定输出端接到调整器II“4”端。当加+5V正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压尽可能靠近于零；当调整器输入端加-5V负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使调整器输出正限幅为Uct12VUrUc④“转矩极性判别”调试“转矩极性判别”输出有下列要求:电机正转，输出UM为“1”态。电机反转，输出UM为“0”态。将DJK04中给定输出端接至DJK04-1“转矩极性判别”输入端，同时在输入端接上万用表以监视输入电压大小，示波器探头接至“转矩极性判别”输出端，观察其输出高、低电平改变。“转矩极性判别”输入输出特征应满足右图12VUcUr0.4V所表示要求，其中Ur1=-0.25V，Ur2=12VUcUr0.4V⑤“零电平检测”调试其输出应有下列要求:主回路电流靠近零，输出UI为“1”态。主回路有电流，输出UI为“0”态。其调整方法和“转矩极性判别”调整方法相同，输入输出特征应满足图1-27b所表示要求，其中Usr1=0.2V，Usr2=0.6V。⑥“反号器”调试A、调零（在出厂前反号器已调零，假如零漂比较大话，用户可自行将挂件打开调零），将反号器输入端“1”接地，用万用表毫伏档测量“2”端，观察输出是否为零，假如不为零，则调整线路板上电位器使之为最小值。B、测定输入输出百分比，将反号器输入端“1”接“给定”，调整“给定”输出为5V电压，用万用表测量“2”端，输出是否等于-5V电压，假如二者不等，则经过调整RP1使输出等于负输入。再调整“给定”电压使输出为-5V电压，观察反号器输出是否为5V。⑦“逻辑控制”调试测试逻辑功效，列出真值表，真值表应符合下表：输入UM110001UI100100输出UZ（Uｌｆ）000111UF（Uｌｒ）111000调试方法：A、首先将“零电平检测”、“转矩极性判别”调整到位，符合其特征曲线。给定接“转矩极性判别”输入端，输出端接“逻辑控制”Um。“零电平检测”输出端接“逻辑控制”UI,输入端接地。B、将给定RP1、RP2电位器顺时针转到底，将S2打到运行侧。C、将S1打到正给定侧，用万用表测量“逻辑控制”“3”、“6”和“4”、“7”端，“3”、“6”端输出应为高电平，“4”、“7”端输出应为低电平，此时将DJK04中给定部分S1开关从正给定打到负给定侧，则“3”、“6”端输出从高电平跳变为低电平，“4”、“7”端输出也从低电平跳变为高电平。在跳变过程中“5”，此时用示波器观察应出现脉冲信号。D、将“零电平检测”输入端接高电平，此时将DJK04中给定部分S1开关往返扳动，“逻辑控制”输出应无改变。⑧转速反馈系数α和电流反馈系数β整定直接将给定电压Ug接入DJK02-1上移相控制电压Uct输入端，整流桥接电阻负载，测量负载电流和电流反馈电压，调整“电流反馈和过流保护”上电流反馈电位器RP1，使得负载电流Id=l.3A时，“电流反馈和过流保护”“2”端电流反馈电压Ufi=6V，这时电流反馈系数β=Ufi/Id=4.615V/A。直接将“给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct输入端，“三相全控整流”电路接直流电动机作负载，测量直流电动机转速和转速反馈电压值，调整“转速变换”上转速反馈电位器RP1，使得n=150Orpm时，转速反馈电压Ufn=-6V，这时转速反馈系数α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(4)系统调试依据图5-11接线，组成逻辑无环流可逆直流调速试验系统，首先将控制电路接成开环（即DJK02-1移相控制电压Uct由DJK04“给定”直接提供），要注意是Ulf,Ulr不可同时接地，因为正桥和反桥首尾相连，加上给定电压时，正桥和反桥整流电路会同时开始工作，造成两个整流电路直接发生短路，电流快速增大，要么DJK04上过流保护报警跳闸，要么烧毁保护晶闸管保险丝，甚至还有可能会烧坏晶闸管。所以很好方法是对正桥和反桥分别进行测试：先将DJK02-1Ulf接地，Ulr悬空，慢慢增加DJK04“给定”值，使电机开始提速，观察“三相全控整流”输出电压是否能达成250V左右（注意：这段时间一定要短，以预防电机转速过高造成电刷损坏）；正桥测试好后将DJK02-1Ulr接地，Ulf悬空，一样慢慢增加DJK04给定电压值，使电机开始提速，观察整流桥输出电压是否能达成250V左右。开环测试好后，开始测试双闭环，Ulf和Ulr一样不可同时接地。DJK02-1移相控制电压Uct由DJK04“调整器II”“11”端提供，先将DJK02-1Ulf接地，Ulr悬空，慢慢增加DJK04给定电压值，观察电机是否受控制（速度随给定电压改变而改变）。正桥测试好，将DJK02-1Ulr接地，Ulf悬空，观察电机是否受控制（注意:转速反馈极性必需交换一下，不然造成速度正反馈，电机会失控）。(5)系统动态波形观察用双踪慢扫描示波器观察电动机电枢电流Id和转速n动态波形，两个探头分别接至“电流反馈和过流保护”“2”端和“转速变换”“3”端。①给定值阶跃改变(正向开启→正向停车→反向开启→反向切换到正向→正向切换到反向→反向停车)时Id、n动态波形。②改变调整器I和调整器II参数，观察动态波形改变。四、试验汇报1、分析调整器I、调整器II参数改变对系统动态过程影响。2、分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历工作状态，系统能量转换情况。3、思索题(1)逻辑无环流可逆调速系统对逻辑控制有何要求?(2)思索逻辑无环流可逆调速系统中“推β”步骤组成原理和作用怎样?五、注意事项(1)参见试验一注意事项。(2)在统计动态波形时，可先用双踪慢扫描示波器观察波形，方便找出系统动态特征较为理想调整器参数，再用数字储存式示波器统计动态波形。(3)试验时，应确保“逻辑控制”工作逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。(4)DJK04、DJK04-1和DJK02-1不共地，所以试验时须短接DJK04、DJK04-1和DJK02-1地。试验五矢量坐标变换仿真试验目标学习矢量坐标变换方法。了解交流电动机矢量控制方法。试验软件平台仿真模型平台为Matlab7.1版本试验原理模型图5-13相电压3s/2s和3s/2r变换模型图5-1为3相电压3s/2s和3s/2r变换试验模型,试验模型中调用了两个abc-to-dq0transformation模块，调用abc-to-dq0模块有两个输入端和一个输出端。输入端abc连接需变换三相信号，输入端sin-cos为d-q坐标系d轴和静止坐标系A轴之间夹角φ正、余弦信号，输出端dq0输出变换后d轴和q轴分量和0轴分量。在模型中三相电压信号由可编程信号源（3-phaseprogrammablesource）产生，夹角φ由时钟（Clock）、常数（constant）模块产生，φ=ω=2πft，并经sin、cos模块产生正、余弦信号。模型中两个abc-to-dq0模块，一个用于3s/2s变换，另一个用于3s/2r变换。用于3s/2s变换时，设置常数模块值为零，即φ=ωt=0，这意味着d-q坐标系d轴和静止坐标系A轴重合，d-q坐标系不旋转，这时d-q坐标系已蜕化为静止α-β坐标系，abc-to-dq0模块现在实现是3s/2s变换。用于3s/2r变换时，设置常数模块值为314，即ωt=2πf=2π×50。试验内容使用simulink电器元件方法进行仿真，合适增大或减小三相电源电压参数，观察各电压大小改变。仿真参数模块仿真参数试验结果仿真结果图5-2所表示。其中图5-1a为变换前三相电压，图5-2b为经3s/2s变换后静止二相坐标系上电压波形，这二相电压互差90°.图5-2c为经3s/2r变换后旋转二相坐标系上电压波形，因为所选角频率ω=2πf，和电源角频率同时，所以在二相同时旋转坐标系上电压已经是直流。图5-2电压变换波形a）变换前三相电压波形b）经3s/2s变换后电压波形c）经3s/2r变换后电压波形试验六转差频率控制交流异步电动机矢量控制系统仿真试验目标学习转差频率控制交流异步电动机矢量控制方法。了解交流电动机矢量控制方法。试验软件平台仿真模型平台为Matlab7.1版本试验原理及模型图6-1转差频率控制矢量控制系统原理转差频率控制矢量控制系统原理图图6-1所表示。该系统主电路采取了SPWM电压型逆变器，这是通用变频器常见方案。转速采取了转差频率控制，即异步机定子角频率ω1由转子角频率ω和转差角频率ωs组成（上述转差频率控制矢量控制系统仿真模型图6-2所表示。图6-2转差频率控制矢量控制系统仿真模型系统控制部分由给定、PI调整器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等步骤组成。其中给定步骤有定子电流励磁分量im*和转子速度n*。放大器G1、G2和积分器组成了带限幅转速调整器ASR。电流电压模型转换由函数Um*、Ut*模块实现。函数运算模块ws*依据定子电流励磁分量和转矩分量计算转差ωs依据定子电流励磁分量和转矩分量计算转差ωs，并和转子频率ω相加得到定子频率ω1试验内容电机参数：380V、50HZ、2对极、Rs=0.435Ω、L1s=0.002mH，Rr=0.816Ω、Llr=0.002mH、Lm=0.069mH、J=0.19kg•m2。逆变器直流电源510V。定子绕组自感Ls=Lm+Lls=(0.069+0.002)mH=0.071mH；转子绕组自感Lr=Lm+Llr=(0.069+0.002)mH=0.007mH；漏磁系数σ=1-Lm2/LsLr=0.056；转子时间常数Tr=Lr/Rr=0.071/0.086=0.087。使用simulink电器元件方法进行仿真，合适增大或减小直流电源电压参数和阶跃负载大小，观察转速，电流改变。仿真参数模块仿真参数各放大器参数放大器放大倍数备注G135G20.15G30.0076G42极对数G5、G69.55试验结果仿真给定转速为1400r/min时空载起动过程，在起动后0.45s加载TL=65N•m。选择固定步长算法ode5，步长取10-5。模型仿结果图6-3所表示。在仿真结果中，图6-3a）～d）反应了在起动和加载过程中电动机转速、电流、电压和转矩改变过程，在起动中，逆变器输出电压（线电压）逐步提升，转速上升，不过电流基础保持不变，Is≈50A/2=35A，电动机以给定最大电流起动。在0.39s时，转速稍有超调后稳定在1400r/min，电流也下降为空载电流，逆变器输出电压也减小了。电动机在加载后电流和电压快速上升，电动机转矩也随之增加，转速在略经调整后恢复不变。图6-3f）～i）反应了各控制模块输出信号波形改变，经2r/3s变换后三相调制信号（uabc）幅值和频率在调整过程中是逐步增加，随频率增加，转速逐步提升，信号幅值提升，确保了电动机电流在起动过程中保持不变。图6-3e）和图6-3j）分别反应了电动机在起动过程总定子绕组产生旋转磁场和电动机转矩/转速特征，电动机在零状态起动时，电动机磁场有一个建立过程，在建立过程中磁场改变是不规则，这也引发了转矩大幅度改变，在0.2s后，磁场呈规则圆形。改变励磁给定值im*，圆形旋转磁场半径也有改变，为了较清楚地看到PWM调制引发电动机磁链脉动情况，PWM调制频率取得较低，假如调制频率提升，圆形旋转磁场脉动将减小。电动机转矩/转速特征反应了经过转差频率控制使电动机保持了最大转矩起动，而且改变ASR输出限幅it图6-3转差频率矢量控制系统仿真结果a）转速响应b）定子A相电流响应c）电动机电磁转矩和负载转矩给定d）电动机输入三相线电压有效值e）定子磁链轨迹f）SPWM三相调制信号g）转子角θ*h）计算得到转差频率ωs*给定i）逆变器调制频率ω1（rad/s）j）转矩-转速特征试验七无速度传感器矢量控制系统仿真试验目标学习无速度传感器交流异步电动机矢量控制方法。了解交流电动机矢量控制方法。试验原理模型图7-1无速度传感器交流异步电动机矢量控制仿真模型图7-2转速推算模块组成无速度传感器交流异步电动机矢量控制仿真模型图7-1所表示。模型中，转速推算模块组成如同7-2所表示。推算模块1~4输入端，分别接入电动机定子三相电压和电流，经过3s/2s坐标变换，再由磁链电压模型计算得到ψαr*、ψβr*；推算模块利用了矢量控制模型中转子磁链电流模型输出磁链信号psir和sin-cos，经直角坐标变换得到转子磁链在α、β轴上分量ω计算得到电动机转速。试验内容电机参数：380V、50HZ、2对极、Rs=0.435Ω、L1s=0.002mH，Rr=0.816Ω、Llr=0.002mH、Lm=0.069mH、J=0.19kg•m2。逆变器直流电源510V。定子绕组自感Ls=Lm+Lls=(0.069+0.002)mH=0.071mH；转子绕组自感Lr=Lm+Llr=(0.069+0.002)mH=0.007mH；漏磁系数σ=1-Lm2/LsLr=0.056；转子时间常数Tr=Lr/Rr=0.071/0.086=0.087。使用simulink电器元件方法进行仿真，合适增大或减小直流电源电压参数和阶跃负载大小，观察转速，转矩改变。仿真参数模块仿真参数各调整器参数调整器百分比放大