电力电子与电力传动综合实验指导书doc36页Word文档下载推荐.docx

1、3逻辑无环渝可逆宜流调速系 统4双闭环控制可逆直流脉宽调 速系统（H桥）5三相异步电机变频调速实验主电路、控制电路的接线.对于实验过程中的问题能够解决， 解释、记录实验数据。熟练掌握数字示波器的使用。6半桥型开关稳压电源的性能 研究7反激式电流控制开关稳压电源实验8直流斩波电路的性能研究合 计16第二部分基本实验指导实验一单闭环不可逆直流调速系统实验（1）了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。（2）掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。（3）认识闭环反馈控制系统的基本特性。二实验原理为了提髙直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统（包括单闭环 系统和多闭环系统）。

2、对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标 较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反 馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后, 得到移相控制电压Uct,用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶 闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负 反馈闭环系统。电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限 幅所决定，速度调节器采用P （比例）调节对阶跃输入有稳态误

3、差，要想消除上述误 差，则需将调节器换成PI（比例积分）调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度 变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的 范围内变化。图葺I转速单闭环系统原理图_实验所需挂件及附件序号型号备注DJK01电源控制屏该控制屏包含三相电源输岀等几个模块DJK02晶闸管主电踣DJK02-1三相晶闸管 触发电路该挂件包含触发电踣”，正反桥功放等 几个模块DJK04电机调速控制实验I给定,电流调节器”，速 度变换，电流反馈与过流保护等几个 樹夬DJK08可调电阴、电容 箱DD03-2电机导轨、测 速发电机及转速表或者DDO33电机导轨、光码盘测速系统 及

4、数显转速表DJ13J直流发电机DJ15直流并励电动机9D42三相可调电阻10示波器TDS21011万用表MF472.实验内容与步骤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DJK02J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

5、节电位器（在 各观测孔左侧），便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a=120。6适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-l “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板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“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” 的六个开

6、关拨至“通”，观察正桥VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否 正常。Uct不交时的直流电机开环外特性的测定1按接线图分别将主回路和控制回路接好线。DJK02-1上的移相控制电压Uct由 DJK04上的“给定输出Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R,Ld用DJK02上200mH, 将给定的输出调到零。2先闭合励磁电源开关，按下DJK01 “电源控制屏”启动按钮，使主电路输出三 相交流电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压Ug,使电动机慢慢启动并使转速n 达到 1200rpm。改变负载电阻R的阻值，使电机的电枢电流从led直至空载。即可测出在Uct不 交时的直流电动机开环外特性n=f（W）

7、,测量并记录数据下表：n （rpm）1 （A）Ud不巫时直流电机开环外特性的测定控制电压Uct由DJK04的“给定” Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R, Ld用DJK02上200mH,将给定的输出调到零。按下DJK01 “电源控制屏”启动按钮，然后从零开始逐渐增加给定电压Ug, 使电动机启动并达到1200rpmo改变负载电阻R,使电机的电枢电流从I直至空载。用电压表监视三相全控 整流输出的直流电压Ud,保持Ud不变（通过不断的调节DJK04上“给定”电压Ug来实 现），测出在Ud不变时直流电动机的开环外特性n=fQd）,并记录于下表：L （A）（4）基本单元部件调试移相控制电压Uct调节范

8、围的确定直接将DJK04 “给定”电压Ug接入DJK02J移相控制电压Uct的输入端，“三相全 控整流”输出接电阻负载R,用示波器观察Ud的波形。当给定电压Ug由零调大时， Ud将随给定电压的增大而增大，当Ug过某一数值Ug时，Ud的波形会出现缺相现 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最大允许值为 Uctmax=0.9Ugz,即Ug的允许调节范围为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Ug于下表：u/U=0.9U/将给定退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。调节器

9、的调整A、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40K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

10、电压尽可能接近于零。B、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0.47曲接入“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,使速 度调节器的输出正限幅为Uctmax。把“电流调节器”的“8”、 “9”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47曲接入“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，

11、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 彷器的输出正限幅为Uctmax。C、 电流反馈系数的整定直接将“给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，整流桥输出接 电阻负載R,负载电限放在最大值，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“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位黑RP1,使得负载电流Id=L3A 时，“2”端If的的电流反馈电压Ufi=6V,这时的电流反馈系数?= Ufi/Id= 4.615V/AOD、 转速反馈系数的整定

12、直接将“给定”电压Ug接DJK02J上的移相控制电压Uct的输入端，“三相全控 整流”电路接直流电动机负载，Ld用DJK02上的200mH,输出给定调到零。按下启动按钮，接通励磁电源，从零逐渐增加给定，使电机提速到n=150Orpm 时，调节“速度变换”上转速反馈电位器RP1,使得该转速时反馈电压Ufn=6V,这 时的转速反馈系数a=Ufa/n=0.004V/（ipm）。转速单闭环直流调速系统1按图11接线，在本实验中，DJK04的“给定”电压11紘负给定，转速反馈为 正电压，将“速度调节器”接成P （比例）调节器或PI （比例积分）调节器。直流发 电机接负载电阻R, Ld用叨K02上200m

13、H,给定输出调到零。2直流发电机先轻载，从零开始逐渐调大“给定”电压Ug,使电动机的转速接 近 n=1200rpm由小到大调节直流发电机负载R,测出电动机的电枢电流Id,和电机的转速n, 直至Id=Icd,即可测出系统静态特性曲线a=f（Id）。（6）电流单闭环直流调速系统1按图12接线，在本实验中，给定U锻负给定，电流反馈为正电压，将“电流 调节器”接成比例（P）调节器或PI （比例积分）调器。直流发电机接负载电阻R, Ld用DJK02上200mH,将给定输出调到零。2直流发电机先轻载，从零开始逐渐调大“给定”电压Ug,使电动机转速接近 n=1200tpm由小到大调节直流发电机负载R,测定相

14、应的Id和a,直至电动机Id=Ied,即可 测出系统静态特性曲线n=f（Id）。3.实验报告根据实验数据，画出Uct不巫时直流电动机开环机械特性。 根据实验数据，画出Ud不交时直流电动机开环机械特性。根据实验数据，画出转速单闭环直流调速系统的机械特性。 （4）根据实验数据，画出电流单闭环直流调速系统的机械特性。 比较以上各种机械特性，并做出解释。实验注意事项双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波 器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上, 否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可 将其中一根探头的地线取

15、下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解 决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的 公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上 同时观察到两个信号，而不发生意外。（2）电机启动前，应先加上电动机的励磁，才能使电机启动。在启动前必须将移 相控制电压调到零，使整流输出电压为零，这时才可以逐渐加大给定电压，不能在 开环或速度闭环时突加给定，否则会引起过大的启动电流，使过流保护动作，告警, 跳闸。通电实验时，可先用电阻作为整流桥的负载，待确定电路能正常工作后，再 换成电动机作为负载。（4）在逹接反馈信号时，给定信号的极性必须与反馈

16、信号的极性相反，确保为负 反馈，否则会造成失控。直流电动机的电枢电流不要超过额定值使用，转速也不要超过1.2倍的额定 值。以免彩响电机的使用寿命，或发生意外。（6）DJK04与DJK02不共地，所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地。五、思考题1P调节器和PI调节器在直流调速系统中的作用有什么不同？实验中，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?调芳什么 元件能改巫转速反馈的强度？改变“电流调节器”及“速度调节器”的电阻、电容参数，对系统有什么影 响？一.实验目的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）掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法

17、及参数的整定。研究调节器参数对系统动态性能的影响。许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起动、制动、反转 的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产效 率。为缩短这一部分时间，仅采用PI调节器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能 还不很令人满意。双闭环直流调速系统是由电流和转速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 参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为1环放在里面，这样可以 抑制电网电压扰动对转速的彫响。实验系统的原理框图组成如下：启动时，加入给定电压Ug, “速度调节器”和“电

18、流调节器”即以饱和限幅值 输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速（即 Ug=Ufo）,并在出现超调后，“速度调节器”和“电流调节器”退出饱和，最后稳定 在略低于给定转速值下运行。系统工作时，要先给电动机加励磁，改萸给定电压Ug的大小即可方便地改变电 动机的转速。“电流调节器”、“速度调节器”均设有限幅环节，“速度调节器” 的输出作为“电流调节器”的给定，利用“速度调器”的输出限幅可达到限制启 动电流的目的。“电流调节器”的输出作为“触发电路”的控制电压Uct,利用“电 流调节器”的输出限幅可达到限制octnax的冃的。12图24双闭环直流调速系统原理框3.实验所需

19、挂件该控制屏包含“三相电源输岀等几个模 块DJK02-1三相晶闸管触发 电路触发电踣 等几个模块DJK04电机调速控制实验I电流调节器， 速度变换电流反馈与过流保护” 等几个模块DJK08可调电阴、电容箱DD03-2电机导轨、测速 发电机及转速表DDO33电机导轨、光码盘测速 系统及数显转速表TDS21O1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。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4观察A、B、C三

20、相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯击波斜率调节电位器（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DJK024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=1206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“正桥触发 脉冲输出”端和DJK02 “正桥触发脉冲输入”端相连，

21、并将DJK02 “正桥触发脉冲” 的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否 正常。（2）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，即先便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。控制单元调试1移相控制电压Uct调节范围的确定直接将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（对DZSZJ,

22、 将输出电压调至最小位置，当启动后，再将输出线电压调到200V）。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U咦过某一数值时，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的允许调节范围为0 Uctmaxo如果我们把输出限幅定为Uctmax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Ug于下表：U/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

23、 “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董电 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，将叨K08中的可调电容0.47田接 入“5

24、”、“6”两端，使调节器成为PI （比例积分）调节密，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#RP1,使之输出电 压为最小值即可。把“电流调节器”的“8”、“9”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47曲接 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U

25、ctmaxo4电流反馈系数的整定直接将“给定”电压Ug接入DJK02J移相控制电压Uct的输入端，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“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP1,使得负载电流Id=L3A 时，“2”端If的的电流反馈电压Ufi=6V,这时的电流反馈系数p= Ufi/Id= 4.615V/AO5转速反馈系数的整定直接将“给定”电压Ug接DJK02-1上的移相控制电压Uct的输入端，“三相全控 整流”电路接直流电动机负载，Ld用DJK02上的200mH,输出给定调到零

26、。按下启动按钮，接通励磁电源，从零逐渐增加给定，使电机提速到n=150Orpm 时，调节“速度变换”上转速反馈电位器RP1,使得该转速时反馈电压Ufn=-6V,这时的转速反馈系数a=UfiQ/n=0.004V/（rpm）（4）开环外特性的测定1DJK02-1控制电压Uct由DJK04上的给定输出Ug直接接入，“三相全控整流” 电路接电动机，d用DJK02上的200mH, L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Ug, 使电机启动升速，调节Ug和R使电动机电流Id=Ied,转速到达1200rpm。增大负载电阻R阻值（即城小负载），可测出该系统的开环外特性n=f （Id）, 记录于下表中：将给定退到零，断开励磁电源，按下停止按钮，结束实验。系统静特性测试1按图接线，DJK04的给定电压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上的200mH,负载电阻放在最大值，给定的输 出调到零。将速度