实验三逻辑无环流可逆调速系统方案Word文档格式.docx
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DJK01电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2
DJK02晶闸管主电路
3
DJK02-1三相晶闸管触发电路
该挂件包含“触发电路”,“正桥功放”，“反桥功放”等几个模块。
4
DJK04电机调速控制实验I
该挂件包含“给定”，“电流调节器”，“速度变换”，“逻辑控制”等几个模块。
5
DJK08可调电阻、电容箱
6
DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表
或DD03-3电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
7
DJ13-1直流发电机
8
DJ15直流并励电动机
9
D42 三相可调电阻
10
慢扫描示波器
自备
11
万用表
三、实验线路及原理
在此之前的晶闸管直流调速系统实验，由于晶闸管的单向导电性，用一组晶闸管对电动机供电，只适用于不可逆运行。
而在某些场合中，既要求电动机能正转，同时也能反转，并要求在减速时产生制动转矩，加快制动时间。
要改变电动机的转向有以下方法，一是改变电动机电枢电流的方向，二是改变励磁电流的方向。
由于电枢回路的电感量比励磁回路的要小，使得电枢回路有较小的时间常数。
可满足某些设备对频繁起动，快速制动的要求。
本实验的主回路由正桥及反桥反向并联组成，并通过逻辑控制来控制正桥和反桥的工作与关闭，并保证在同一时刻只有一组桥路工作,另一组桥路不工作，这样就没有环流产生。
由于没有环流,主回路不需要再设置平衡电抗器，但为了限制整流电压幅值的脉动和尽量使整流电流连续，仍然保留了平波电抗器。
该控制系统主要由“速度调节器”、“电流调节器”、“反号器”、“转矩极性鉴别”、“零电平检测”、“逻辑控制”、“速度变换”等环节组成。
其系统原理框图如图5-10所示。
正向启动时，给定电压Ug为正电压，“逻辑控制”的输出端Ulf为“0”态，Ulr为“1”态，即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲封锁，主回路“正桥三相全控整流”工作，电机正向运转。
当Ug反向，整流装置进入本桥逆变状态，而Ulf、Ulr不变，当主回路电流减小并过零后，Ulf、Ulr输出状态转换，Ulf为“1”态，Ulr为“0”态，即进入它桥制动状态，使电机降速至设定的转速后再切换成反向电动运行;
当Ug=0时，则电机停转。
反向运行时，Ulf为“1”态，Ulr为“0”态，主电路“反桥三相全控整流”工作。
图5-10逻辑无环流可逆直流调速系统原理图
“逻辑控制”的输出取决于电机的运行状态，正向运转，正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态，Ulf为“0”态，Ulr为“1”态，保证了正桥工作，反桥封锁；
反向运转，反转制动本桥逆变，正转制动它桥逆变阶段，则Ulf为“1”态，Ulr为“0”态，正桥被封锁，反桥触发工作。
由于“逻辑控制”的作用，在逻辑无环流可逆系统中保证了任何情况下两整流桥不会同时触发，一组触发工作时，另一组被封锁，因此系统工作过程中既无直流环流也无脉动环流。
四、实验容
（1）控制单元调试。
（2）系统调试。
（3）正反转机械特性n=f（Id）的测定。
（4）正反转闭环控制特性n=f（Ug）的测定。
（5）系统动态特性的观察。
五、预习要求
（1）阅读电力拖动自动控制系统教材中有关逻辑无环流可逆调速系统的
容，熟悉系统原理图和逻辑无环流可逆调速系统的工作原理。
（2）掌握逻辑控制器的工作原理及其在系统中的作用。
六、思考题
（1）逻辑无环流可逆调速系统对逻辑控制有何要求?
（2）思考逻辑无环流可逆调速系统中“推β”环节的组成原理和作用如何?
七、实验方法
（1）DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试
①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”
开关，观察输入的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芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”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”的发光管亮。
④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。
⑤将DJK04上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1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α=170°
。
⑥适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。
⑦将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“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的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6和反桥VT1'
～VT6'
的晶闸管的门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。
（2）逻辑无环流调速系统调试原则
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，即先使正反桥的双闭环正常工作，然后再组成逻辑无环流。
④先调整稳态精度，后调动态指标。
（3）控制单元调试
①移相控制电压Uct调节围的确定
直接将DJK04给定电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，“正桥三相全控整流”输出接电阻负载R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。
按下启动按钮，给定电压Ug由零调大，Ud将随给定电压的增大而增大，当Ug超过某一数值Ug＇时，Ud的波形会出现缺相的现象，这时Ud反而随Ug的增大而减少。
一般可确定移相控制电压的最大允许值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允许调节围为0～Uctmax。
如果我们把输出限幅定为Uctmax的话，则“三相全控整流”输出围就被限定，不会工作到极限值状态，保证六个晶闸管可靠工作。
记录Ug＇于下表中：
Ug＇
Uctmax=0.9Ug＇
给定退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。
②调节器的调零
将DJK04中“速度调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K接到“速度调节器”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“电流调节器”成为P（比例）调节器。
调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
将DJK04中“电流调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接到“速度调节器”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“电流调节器”成为P（比例）调节器。
调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器的“11”端，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“速度调节器”的“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压为+6V。
把“电流调节器”的“8”、“9”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“8”、“9”两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，然后将DJK04的给定输出端接到电流调节器的“4”端，当加正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为最小值即可，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使电流调节器的输出正限幅为Uctmax。
④“转矩极性鉴别”的调试
“转矩极性鉴别”的输出有下列要求:
电机正转，输出UM为“1”态。
电机反转，输出UM为“0”态。
将给定输出端接至“转矩极性鉴别”的输入端，同时在输入端接上万用表以监视输入电压的大小，示波器探头接至“转矩极性鉴别”的输出端，观察其输出高、低电平的变化。
“转矩极性鉴别”的输入输出特性应满足图1-25a所示要求，其中Usr1=-0.25V，Usr2=+0.25V
⑤“零电平检测”的调试
其输出应有下列要求:
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。
其调整方法与“转矩极性鉴别”的调整方法相同，输入输出特性应满足图1-25b所示要求，其中Usr1=0.2V，Usr2=0.6V。
⑥“反号器”的调试
A、调零（在出厂前反号器已调零，如果零漂比较大的话，用户可自行将挂件打开调零），将反号器输入端“1”接地，用万用表的毫伏档测量“2”端，观察输出是否为零，如果不为零，则调节线路板上的电位器使之为最小值。
B、测定输入输出的比例，将反号器输入端“1”接“给定”，调节“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，如果两者不等，则通过调节RP1使输出等于负的输入。
再调节“给定”电压使输出为-5V电压，观测反号器输出是否为5V。
⑦“逻辑控制”的调试
测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合下表：
输入
UM
UI
输出
UZ（Uｌｆ）
UF（Uｌｒ）
调试方法：
A、首先将“零电平检测”、“转矩极性鉴别”调节到位，符合其特性曲线。
给定接“转矩极性鉴别”的输入端，输出端接“逻辑控制”的Um。
“零电平检测”的输出端接“逻辑控制”的UI,输入端接地。
B、将给定的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”的“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。
在跳变的过程中的“5”，此时用示波器观测应出现脉冲信号。
D、将“零电平检测”的输入端接高电平，此时将DJK04中给定部分S1开关来回扳动，“逻辑控制”的输出应无变化。
⑧转速反馈系数α和电流反馈系数β的整定
直接将给定电压Ug接入DJK02-1上的移相控制电压Uct的输入端，整流桥接电阻负载，测量负载电流和电流反馈电压，调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP1，使得负载电流Id=l.3A时，“电流反馈与过流保护”的“2”端电流反馈电压Ufi=6V，这时的电流反馈系数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的输入端，“三相全控整流”电路接直流电动机作负载，测量直流电动机的转速和转速反馈电压值，调节“速度变换”上的转速反馈电位器RP1，使得n=150Orpm时，转速反馈电压Ufn=-6V，这时的转速反馈系数α=Ufn/n=0.004V/（rpm）。
（3）系统调试
根据图5-10接线，组成逻辑无环流可逆直流调速实验
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