电压、电流双闭环不可逆直流调速系统实训

实验四电压、电流双闭环不可逆直流调速系统实训

一、实训目的

(1)了解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)掌握电压、电流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。

(3)提高对系统分析及故障分析处理的能力。

二、实训所需挂件及附件

序号型号备注

1电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块

2PMT-02晶闸管主电路

该挂件包含“触发电路”、“正、反桥功放”等

3PMT-03三相晶闸管触发电路

模块

该挂件包含“调节器I、II”、“电压隔离器”、

4PMT-04电机调速控制电路I

“电流变换器”等模块

5PWD-17可调电阻器

DD03-3电机导轨、光码盘测

6

速系统及数显转速表

7DJ13-1直流发电机

8DJ15直流并励电动机

9慢扫描示波器自备

10万用表自备

屏上挂件排列顺序：PMT-C2.PYT-03、PMT-04、PWD-17

三、实训线路及原理

转速负反馈调速系统必须配备测速发电机等转速检测装置。这不仅增加了系统的投

资，而且增加了系统的维护工作量，因此在调速性能指标要求不高的场合，常采用电压、

电流双闭环直流调速系统。电压、电流双闭环直流调速系统的性能指标要比转速、电流双

近环直流调速系统差一些，电压负反馈能克服在主回路中品闸管变流器内阻(包括平波电

抗器电阻)上电阻电压所引起的转速降，而对主电路中电枢电阻上产生的电阻压降所引起

的转速降则无能为力。

电压、电流双闭环直流调速系统是由电压和电流两个调节器进行综合调节，可获得良

好的静、动态性能(两个调节器均采用PI调节器)，由于调整系统的主要参量为电枢电压,

故将电压环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面。实训系统的原理框图组成如图

1所示。

四、实训内容

(1)各控制单元调试。

(2)测定电流反馈系数B、电压反馈系数丫。

(3)测定开环机械特性及高、低转速时系统闭环静态特性n=f(L)。

(4)闭环控制特性n二f(Uj的测定。

(5)观察、记录系统动态波形。

(6)系统的排故训练

三相电源输出

(〜220V)

电流变换器

给定

励碳

4电压

隔离器电源

12

A)­

图1电压、电流双闭环直流调速系统原理框图

五、实训方法

(1)系统故隙的设置与分析请参考第二章相关内容。

(2)PMT-02和PMT-03上的“触发电路”调试

①打开电源控制屏总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”升

关，观察输入的三相电网电压是否平衡。

②用扁平线将外仃-02挂件上的三相同步信号输出端和PMT-03"三相同步信号输入”

端相连，打开PMT-03电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。

③观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯为波斜率调节电位器(在各双

测孔下方)，使三相锯齿波斜率尽可能一致。

④将PMT-04上的“给定”输出L直接与PMT-03的移相控制电压八相接，将给定开关S?

拨到接地位置(即U产0),调节PMT-03上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步

电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使。=1700。

⑤适当增加给定心的正电压输出，观测PMT-03上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测

到单窄脉冲和双窄脉冲。

⑥将PMT-03面板上的以端接地，用20芯的扁平电缆，将PMT-03的“正桥触发脉冲输

出“端和PMT-02“正桥触发脉冲输入”端相连，观察正桥VT1〜VT6晶闸管门板和阴极之间

的触发脉冲是否正常。

(3)双闭环调速系统调试原则

①先单元、后系统，即先将单元的参数调好，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，然后在确定电流和电压均为负反

馈后，才可组成闭环系统。

2

③先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试电压外环。

④先调整稳态精度，后调整动态指标。

（4）控制单元调试

①移相控制电压调节范围的确定

直接将PMT-04挂件上的“给定”电压也接入PMT-03移相控制电压八的输入端，“正桥

三相全控整流”输出接电阻负载R（R接2250Q：将两个900Q并联之后与两个900Q串联），

负载电阻放在最大值，输出给定调到零。

按下启动按钮，给定电压L由零调大，山将随给定电压的增大而增大，当上超过某一数

值UJ时，口的波形会出现缺用的现象，这时山反而随U.的增大而减少。一般可确定移相

控制电压的最大允许值Uf=0.9Uj,即国的允许调节范围为0〜工皿心如果我们把输出限

幅定为Uc的话.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，保证六

个晶闸管可靠工作。记录UJ于下表中：

UJ

U~3=0.91V

将给定退到零，再按停止按钮切断电源，结束步骤。

②调节器的调零

将PMT-04中“调节器I”所有输入端接地，再将RP1电位器逆时针旋到底（逆时针旋

到底为0,顺时针旋到底为100K）,用导线将到“、“6”短接,使“调节器I”成为P（比

例）调节器。调节面板上的调零电位器RP2,用万用表的毫伏档测量“调节器I”“7”端

的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

将PMT-04中“调节器H”所有输入端接地，再将RP1电位器逆时针旋到底（逆时针旋

到底为0,顺时针旋到底为100K）,用导线将“11”、“12”短接，使“调节器II”成为P

（比例）调节器。调节面板上的调零电位器RP2,用万用表的亳伏档测量调节器II“14”端

的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

③调节器正、负限幅值的调整

把“调节器I”的“5”、“6”端短接线去掉，此时调节器I成为PI（比例积分）调

节器，然后将PMT-04挂件上的给定输出端接到调节器【的“3”端，当加一定的正给定时,

调整负限幅电位器RP4,使“调节器I”的输出负限幅值为-6V,当调节器输入端加负给定

时，调整正限幅电位器RP3,使之输出电压为最小值。

把“调节器n”的“11”、“12”端短接线去掉，此时调节器n成为PI（比例积分）

调节器，然后将PUT-04挂件上的给定输出端接到调节器II的“4”端，当加一定的正给定

时，调整负限幅电位器即4,使之输出电压的绝对值为最小道，当调节器输入端加负给定

时,调整正限幅电位器位3,使“调节器n”的输出正限幅值为八皿。

④电压反馈系数的整定

直接将控制屏上的励磁电压接到电压隔离器的“1、2”端，用直流电压表测量励磁电

压，并调节电位器RP1,当输入电压为220V时，电压隔离器输出+6V,这时的电压反馈系数

Y=Ufn/Ud=0.027V/Vo

⑤电流反馈系数的整定

3

直接将“给定”电压U*接入PMT-03移相控制电压U”的输入端，整流桥输出接电阻负载R

（将两个900。串联），负载电阻放在最大值，输出给定调到零。

按下启动按钮，从零增加给定，使输出电压升高，当Ud=220V时，减小负载的阻值，调

节“电流变换器”上的电流反馈电位器RP1,使得负载电流L=l.3A时，“3”端If的的电流

反馈电压U后6V,这时的电流反馈系数B:Un/Id=4.615V/A,

⑥“（AR）反号器”的整定

在输入端加入+5V电压，调节RP1,使输出端为一5八

（5）开环外特性的测定

①PMT-03上的移相控制电压L由PMT-04挂件上的“给定”输出也直接接入，直流发电

机接负载电阻R（R接2250Q：将两个900Q并联之后与两个900Q串联），Ld用PUT-02上200mH,

将给定的输出调到零。

②按下启动按钮，先接通励磁电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压山，使电机

启动升速，调节U*和R使电动机电流Id=L（电动机额定电流），转速到达1200rpm。

③增大负载电阻R阻值（即减小负载），可测出该系统的开环外特性n=f（L）,记

录于下表中：

n(rpm)

Id(A)

将给定退到零，断开励磁电源，按下停止按钮，结束实验。

（6）系统静特性测试

①按图1接线，PMT-04挂件上的“给定”电压U.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,L用PMT-02上的200邮，负载电阻放在最大值处，给定的输

出调到零。将调节器I、调节器H都接成P（比例）调节器后，接入系统，形成双闭环不

可逆系统，按下启动按钮，接通励磁电源，增加给定，观察系统能否正常运行，确认整个

系统的接线正确无误后，将“调节器I”，“调节器n”均恢复成PI（比例积分）调节器,

构成实验系统。

②机械特性n=f（Id）的测定

A、发电机先空载，从零开始逐渐调大给定电压区,使电动机转速接近n=1200rpm,然

后接入发电机负载电阻R,逐渐改变负载电阻，直至L=Ld（额定电流），即可测出系统静

态特性曲线n=f（L）,并记录于下表中：

n(rpm)

L(A)

B、降低加，再测试n=800rpm时的静态特性曲线，并记录于下表中:

n(rpm)

Id(A)

C、闭环控制系统n=f（Uj的测定

调节也及R,使L=Ld（额定电流），n=1200rpm,逐渐降低记录上和n,即可测出

近环控制特性n=f