实验三逻辑无环流可逆调速系统.docx

1、实验三逻辑无环流可逆调速系统实验三：逻辑无环流可逆调速系统一、 实验目的(1)了解、熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。(2)掌握各控制单元的原理、作用及调试方法。(3)掌握逻辑无环流可逆直流调速系统的调试步骤和方法。(4)了解逻辑无环流可逆直流调速系统的静态特性和动态特性。二、 实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01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。2DJK02晶闸管主电路3DJK02-1三相晶闸管触发电 路该挂件包含“触发电路”，“正桥功 放”，“反桥功放”等几个模块。4DJK04电机调速控制实验1该挂件包含“给定”，“电流调节器”，“速度变

2、换”，“逻辑控制”等几个模 块。5DJK08可调电阻、电容箱6DD03-2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7DJ13-1直流发电机8DJ15直流并励电动机9D42三相可调电阻10慢扫描示波器自备11万用表自备、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

3、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Uf为“0”态， Ur为

4、“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。反向，整流装置进入本桥逆变状态，而 Uf、Ur不变，当主回路电流 减小并过零后，Uf、Ur输出状态转换，U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“T态，Ur为“0”态，主电路“反桥三相全控整流”工作触电电流凋节器Lit-心卜t-In iJiriLiJi?:杓控八. 正一 一全聲图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

5、及反转制动它桥逆变状态，Uf为“ 0”态，Ur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，ur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、实验内容(1)控制单元调试。(2)系统调试。(3)正反转机械特性 n =f(I d) 的测定。(4)正反转闭环控制特性 n =f(U g) 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

6、无环流可逆调速系统的 内容，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B”环节的组成原理和作用如何？七、实验方法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

7、,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 CE相的锯齿波，并调节A B CE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DJK04E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9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 =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

8、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DJK0“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VT1VT6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

9、节范围的确定直接将DJK04合定电压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Lb由零调大，Ud将随给定电压的增大而增大， 当Lb超过某一数值Lb/时，Ud的波形会出现缺相的现象，这时Ud反而随Ub的增 大而减少。一般可确定移相控制电压的最大允许值 Ubtmax=0.9Ug/,即Ub的允许调节范围为0UCtmax。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U/于下表中：Ug /Ubtmax=O.9Ug/给定

10、退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。2调节器的调零将DJKO仲“速度调节器”所有输入端接地，再将DJKO沖的可调电阻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DJKO仲“电流调节器”所有输入端接地，再将DJKO沖的可调电阻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

11、量电流调节器的“ 1T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DJKO沖的可调电容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DJKO4 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DJKO沖的可调电容O.47uF 接入“8”、“9”两端，使调节器成为PI （比例积分）调节器，然后将DJKO4 的给定输出

12、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=+0.25V5“零电平检测”

13、的调试其输出应有下列要求 :主回路电流接近零，输出U为“ 1”态。主回路有电流，输出U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 USri =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“ T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

14、两 者不等，则通过调节RP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UM110001U100100输出UZ (Uif)000111UF ( Ulr)111000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 U,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”

15、、“ 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DJKO4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 DJKO4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a和电流反馈系数B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

16、的电流反馈电位器RP1,使得负载电流ld=l.3A时，“电流反馈与过流保护”的“2”端电流反馈电压U =6V,这时的电流反馈系数B = Ufi /I d= 4.615V/A。直接将“给定”电压U接入DJK02-1移相控制电压Ut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寸，转速反 馈电压Un=-6V，这时的转速反馈系数 a=Ufn/n =0.004V/gm）。（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系统，首先将控制 电路接成开环（即DJK02-1的移相

17、控制电压UCt由DJK04勺“给定”直接提供）， 要注意的是 Ulf ,Ulr 不可同时接地，由于正桥和反桥是首尾相连，当加上给定 电压时会使正桥和反桥的整流电路同时开始工作，后果是两个整流电路直接 发生短路，电流迅速增大，要么DJK041的过流保护报警跳闸，要么烧毁保护 晶闸管的保险丝，甚至还有可能会烧坏晶闸管。所以较好的方法是正桥和反 桥分别进行测试。先将DJK02-1的Uf接地，Ur悬空，慢慢增加DJK04勺“给定” 值，使电机开始提速，观测“三相全控整流”的输出电压是否能达到 250V左右（这段时间一定要短，以防止电机转速过高）。然后 DJK02-1的Ur接地，Uf悬空，同样慢慢增加D

18、JK04的给定电压值，使电机开始提速，观测整流桥 的输出电压是否能达到250V左右。开环测试好后，开始测试双闭环（与前面的原因一样， Ulf ,Ulr不可同时接地）。DJK02-1的移相控制电压UCt由DJK04“电流调节器”的“ 10”端提供， 先将DJK02-1的Ulf接地，Ur悬空，慢慢增加DJK04勺给定电压值，观测电机是 否受控制（速度随给定的电压变化而变化） 。正桥测试好，再测试反桥， DJK02-1 的Ur接地，Ulf悬空，同样观测电机是否受控制（要注意的是转速反馈的极性 必须反一下，否则电机会失控)。如果开环和闭环中正反两桥都没有问题的 话，那就可以开始逻辑无环流的实验。机械特

19、性n =f(l d)的测定当系统正常运行后，改变给定电压，测出并记录当 n分别为1200rpm800rpmB寸的正、反转机械特性n=f(l d)，方法与双闭环实验相同。实验时，将 发电机的负载R逐渐增加(减小电阻R勺阻值)，使电动机负载从轻载增加到 直流并励电动机的额定负载Id =1.1A。记录实验数据：正转:闭环控制特性n=f(U g)的测定从正转开始逐步增加正给定电压，记录实验数据n (rpm)ug (V)从反转开始逐步增加负给定电压，记录实验数据n (rpm)Ug (V)(6)系统动态波形的观察用双踪慢扫描示波器观察电动机电枢电流I d和转速n的动态波形，两个探 头分别接至“电流反馈与过

20、流保护”的“ 2”端和“速度变换”的“ 3”端。1给定值阶跃变化(正向启动正向停车反向启动反向切换到正向正向切换到反向反向停车)时的Id、n的动态波形。2改变电流调节器和速度调节器的参数，观察动态波形的变化。八、 实验报告(1)根据实验结果，画出正、反转闭环控制特性曲线 n =f(U g)。(2)根据实验结果，画出两种转速时的正、反转闭环机械特性 n =f(l d)，并计算静差率。(3)分析速度调节器、电流调节器参数变化对系统动态过程的影响。(4)分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历的工作状态，系统能量 转换情况。九、 注意事项(1)参见本教材实验二十五的注意事项。(2)在记录动态波形时，可先用双踪慢扫描示波器观察波形， 以便找出系统动态特性较为理想的调节器参数，再用数字储存式示波器记录动态波形。(3)实验时，应保证“逻辑控制”工作逻辑正确后才能使系统正反向切换 运行。