成都理工大学电拖实验报告袁礼306050506解析.docx

1、成都理工大学电拖实验报告袁礼306050506解析本科生实验报告实验课程 电力拖动自动控制系统 学院名称 核技术与自动化工程学院 专业名称 电气工程及其自动化 学生姓名 袁 礼 学生学号 3201206050506 指导教师 刘 伟 实验地点 6C603 实验成绩 二一五 年五月 二一五年六月电力拖动自动控制系统实验报告摘要电力拖动自动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期待的要求运行，以满足生产工艺及其应用的需要。本课程是实践性非常强的一门课，所以本次实验随课堂教学过程进行，其目的是培养我们的掌握实验方法和运用理

2、论分析解决实际问题的能力。关键词：调速；开环；双闭环实验一 晶闸管直流调速系统开环机械特性测试一实验目的 1熟悉晶闸管直流调速系统组成及各主要单元部件的原理。2掌握晶闸管可控整流电路和触发电路的调试方法。3掌握直流电动机机械特性的测试方法二实验内容1触发电路触发脉冲的测试2触发电路初始相位a0的调试3三相桥式全控整流电路的调试4晶闸管主电路输出波形的测试5直流电动机开环机械特性曲线的测试三实验系统组成及工作原理1）主电路：三相电源，晶闸管桥式是可控整流调速装置，平波电抗器、电动机-发电机组，可调电阻负载等组成。2）控制电路：据赤膊触发电路四实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏。2 MC

3、L31组件3MCL33组件4MEL-11挂箱5MEL03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。6电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL13组件。7直流电动机M03。8双踪示波器。五注意事项1直流电动机启动前必须先加上励磁2测取静特性时，必须注意主电路电流不许超过直流电动机的额定电流。3不允许突加给定信号Ug启动电动机4起动电机时，需把负载电阻RP1阻值调到最大，以免带负载起动。5改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。6双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成

4、短路事故。 六. 实验方法1触发电路的测试。（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。如下图所示，参数如图所示。（2）偏移电压的调整 在Ug=0的情况下，用示波器测量同步电压观察孔的同步电压波形和脉冲波形的相位关系，调节偏移电压电位器，使脉冲初始相位a0=150。波形如下图所示。2三相桥式全控整流电路的测试在Ug=0的情况下，闭合交流侧回路电源和电动机励磁电源，电动机处于静止状态，调节Ug由0逐渐增大，直流电动机启动升速，当n=1000转/分左右时，用示波器测量直流电动机电枢两端或整流电路输出端电压波形，在360中应有六个整流波头，必须间隔相等，波形稳定。波形如下图所示。

5、3.测定直流电动机特性1）控制特性改变Ug的大小，记录直流电动机电枢电压Ua和对应的控制电压UgUa (V)106151160164166168Ug (V)1234562)开环机械特性反复调节Ug和直流发电机负载，使n0=1000r/min，I=1.1A,Ug保持恒定，逐渐减小发电机负载转速升高，记录直流电级转速n和电枢电流Ia的值，共5-7点n(r/min)12401224120511861123I(A)0.230.250.280.320.42七实验心得通过本次实验，我们学习了晶闸管直流调速系统组成及各主要单元部件的原理。对晶闸管可控整流电路和触发电路的调试方法有了较好的掌握。对直流电动机机

6、械特性的测试方法也有了更好的认识。实验二 直流调速系统参数和环节特性的测试一、实验目的 1.熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 2.掌握晶闸管直流调速系统的参数测试及反馈环节测定方法和测试条件。 3.学会利用晶闸管直流调速系统中某些环节的现行现象，测定整流装置及测速发电机的特性。 4.了解和掌握晶闸管全控桥直流调速系统装置和各单元环节特性，在环节模型结构正确的情况下测区模型参数，从而得到完全正确的系统数学模型，为计算和校正复杂系统结构与参数做好准备，为进一步分析和调试双闭环系统提供试验参数。二、实验内容 1.测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻 R。 2.测定晶闸管直流调速系统主电路总电

7、感 L。 3.测定直流电动机 - 发电机 - 测速发电机飞轮惯量 GD2。 4.测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数 Td。 5.测定直流发电机电动是常数Ce和转矩常数 CT。 6.测定晶闸管直流调速系统几点时间常数 Tm。 7.测定晶闸管触发及整流装置特性 Ud =(Uct)。 8.测定测数发电机特性 UTG = (n)。三、实验设备 1.晶闸管直流调速系统装置 2.直流发电机 - 直流电动机 - 测速发电机组 3.三项1:1隔离变压器，三相调压器及平波电抗器 4.直流电压表 5.直流电流表 6.双踪慢扫描示波器 7.滑动变阻器 8.万用表四、实验系统组成和工作原理 晶闸管直流调速系统实

8、验装置由三相调压器、三相1:1整流变压器、晶闸管整流调速装置，平波电抗器和电动机-发电机等组成。 本实验中，整流装置的主电路为三相桥式，采用三相1:1隔离变压器为安全装置。控制回路直接由给定电压Ug为触发器的移相控制电压Uct。改变Ug的大小可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转换，满足实验要求。其系统原理图如图10.1.1所示。五、实验方法 1.电枢回路总电阻R的测定 电枢回路的总电阻R是环节结构模型中预知的参数，包括电动机电枢电阻Ra,平波电抗器的电流电阻RL和整流装置的内阻Rn，即 为能准备测出晶闸管整流装置的电源内阻，通常采用伏安比较法来测定电阻。其实验电路如实验指导书所示。 系统连

9、接完成后，测试时应注意调节 RP1 、RP2电阻负载至最大，电动机不加励磁，并使电动机堵转。合上开关 S1、S2、S3,让系统通电，调节 Ug使整流装置输出电位Ud=（30%70%）US(U1可为110V)，然后调节RP2,使电枢电流为（80%90%）IN，读取电流表A和电压表V2的数值各为I1、U1,则整流装置的理想空载电压为Ud=I1R+U2=209V 调节Rp1使之与RP2近似，使电流表读数为40% IN,断开开关S2,在Ud不变条件下读A和V2的数值为I2、U2,则Udo=I2R+U2=147V求解两式，消去 Ud0，可得出电枢回路总电阻 R，即R=（U2-U1）/（I1-I2）=0.

10、28若把电动机两端短接，重复上述过程，可得RL+Rn=(U2-U1)/(I1-I2)则电动机的电枢电阻为Ra=R-(RL+Rn)=31,7同样短接平波电抗器 L 的两端，可测得电抗器的直流电阻 RL 为了减少由于非线性和接触电阻等原因造成的误差，可采取改变整流装置输出电压 Ud 在 UN 的 30% 70%范围内，重复多次上述参数测量，然后求平均值。 2.电枢回路电感 L 的测定 点数电路总电感 L 包括电动机的电枢电感 La ，平波电抗器 LL 和整流变压器漏电感 LB ,由于 LB 数值很小，可忽略，股电枢回路的等效总电感为 电感的数值可用交流伏安法测定。电动机应加额定励磁，并使电动机堵转

11、，实验电路如图 10.1.3 所示。 再合上 S1 前调压变压器要复零。合上 S1 ，调节调压变压器的输出电压，使电枢电流 Ia = 50%IN 。合上 S2 ,调节 RP ，是励磁电流为电机额定励磁电流。用电压表和电流表分别测出通入电流电压后电枢两端和电抗器上电压值 Ua 和 UL 及电流 I ,从而得到交流阻抗 Za和 ZL 。计算出电感值 La和LL 3.直流电动机 - 发电机 测速发电机组合飞轮惯量GD2的测定 电力拖动系统的运动方程式为式中，Te为电动机的电磁转矩，单位为Nm；TL为负载转矩，空载时即为空载转矩TO，单位为Nm；n为电机转速，单位为rmin。 电机空载自由停车时，Te

12、=O，TL=TO,运动方程式为式中，GD2的单位为Nm2；TO可由空载功率PO（单位为W）求出，即dndt可由自由停车时所得曲线n=f（t）求得。其实验电路如实验图所示。实验时，起动电动机前需加额定励磁。将电动机由空载起动至稳定转速后，测取电枢电压Ud和电流IO，以及稳速值nO。然后断开Ug，同时用光线示波器记录n =f（t）曲线（见图10.1.5，图中斜虚线为n =no的切线），即可取某一转速时的TO和dndt。由于空载转矩不是常数，可由转速n为基准，选择若干个点，测出相应的TO的dndt，以求出GD2的平均值。 4.主电路电磁时间常数的测定 用电流波形法测定回路电磁时间常数Td，由于回路存

13、在电感，当电枢回路突加给定电压时，电流id按指数规律上升，即其电流变化曲线如实验图所示。当t=Td时，有 实验电路如实验图所示。电动机不加励磁，调节Ug和Rp使电动机电枢电流为（50%90%）IN。然后保持Uct不变，突然合上主电源开关，用光线示波器拍摄id=f（t）的波形。由波形图上测量出当电流上升至63.2%稳定值时的时间，即为电枢回路的电磁时间常数Td。 5.电动机电动势常数Ce、转矩常数CM的测定 将电动机加额定励磁，使之空载运行。改变电枢电压Ud，测得相应的n，即可计算出Ce，即式中，Ce的单位为V/(r/min)。 转矩常数（额定磁通时）CT的单位为Nm/A,可由Ce求出 6.系统

14、机电时间常数Tm的测定 系统机电时间常数Tm可由下式计算 由于TMTd，因此也可以近似地把系统看作一阶惯性环节，用转速上升曲线亦可求出Tm，即当电枢突加额定电压，转速n按指数规律上升。当n达到63.2%稳定值时，所经过的时间即为拖动系统的机电时间常数。测试时，电枢回路中附加电阻应全部切除，突加给定电枢电压，用光线示波器拍摄过渡过程曲线n=f（t）,如实验图所示，即可求出Tm。 7.晶闸管触发及整流器装置输入、输出特性Ud=f（Uet）和测速发电机特性UTG=f（n）的测定及触发放大器系数Ks的测定。 实验电路图如指导书所示。 电动机加额定励磁，逐渐增加触发装置的控制电压Uct，分别读出Uct，

15、UTG,Ud，n对应数据若干组，并将数据记录于，即可描述出特性曲线Ud=f(Uct),UTG=f(n)。 由Ud=f（Uet）曲线，可求出晶闸管整流装置的放大倍数曲线六、实验注意事项 1.为防止电枢过大电流冲击，增加给定应缓慢，且每次起动前应调至零位，以防过流。 2.电动机堵转时，大电流测量的时间要短，以防止电动机过热。 3.实验中应使Ud、Id波形连续，避免进入不连续区。 4.由于装置处于开环状态，电流和电压有可能波动，可取平均值。七，心得体会此次实验涉及到晶闸管，磁通轨迹，输出频率等，变频调速系统，数字控制器等一系列的知识，把以前用到的知识再拿回来用。以前的书本知识有很好的帮助。根据实验得

16、到的数据，进行对保护功能的研讨和分析，是有助于提高本门学科的知识掌握水平，以及自己的分析能力实验三 双闭环可逆直流脉宽调速系统一，实验目的1.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。2.熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。3.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。二，实验内容1.PWM控制器SG3525的性能测试。2.控制单元调试。3.测定开环和闭环机械特性n=f(Id)。4.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。三实验系统的组成和工作原理 图610 双闭环脉宽调速系统的原理图在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉

17、宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。双闭环脉宽调速系统的原理框图如图610所示。图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。实验设备及仪器1MCL系列教学实验台主控制屏。2MCL18组件（适合MCL)或MCL31组件（适合

18、MCL）。3MCL10组件或MCL10A组件。4MEL-11挂箱5MEL03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。6电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL13组件。7直流电动机M03。8双踪示波器。五注意事项1直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。2接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7F）。3测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。4系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。5起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针

19、旋到底，以免带负载起动。6改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。7双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。8实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。六实验方法采用MCL10组件1SG3525性能测试按下S1琴键开关（1）用示波器观察UPM“1”端的电压波形，记录波形的周期，幅度。实验波形如下所示。（2）S5开关打向“OV”, 用示波器观察“30”端电压波形，调节RP2电位器，使方波的占

20、空比为50。波形如下所示。（3），用导线将NMCL31A的“G”的“1”和“UPW”的“3”相连，分别调节正负固定，记录“2”端输出波形的最大占空比和最小占空比。最大占空比波形如下：最小占空比波形如下：2控制电路的测试（1）逻辑延时时间的测试在上述实验的基础上，分别将正、负给定均调到零，用示波器观察DLD“1”和“2”端输出波形。并记录延时时间。td=34m（2）同一桥臂上下管子驱动信号死区时间测试分别将“隔离驱动”的G和主回路的G相连，用双踪示波器分别测量VVT1。GS和VVT2。GS以及VVT3。GS和VVT4。GS的死区时间。 td.VT1.VT2=8m td.VT3.VT4=324m3

21、开环系统调试（1）速度反馈系数的调试断开主电源，并逆时针调节调压器旋钮到底，断开“9”、“10”所接的电阻，接入直流电动机M03，电机加上励磁。S4开关扳向上，同时逆时针调节RP3电位器到底，合上主电源，调节交流电压输出至220V左右。调节RP3电位器使电机转速逐渐升高，并达到1400rmin，调节FBS的反馈电位器RP，使速度反馈电压为2V。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。（2）系统开环机械特性测定参照速度反馈系数调试的方法，使电机转速达1400r/min，改变测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻Rd），在空载至额定负载范围内测取78个点，记录相应的转速

22、n和转矩M（或直流发电机电流id）1.SG3525性能测试测试示波器观察25端电压波形，开通时，T=105.5us，V=2.22v；关断时，T=52.5us，V=2.22v。S5开关打向给定，30端输出波形，开通时，最大占空比0.5，最小0；关断时最大0.618，最小0。2.控制电路测试逻辑延时时间td=2.9us，VT1VT2死区时间2.9us，VT3VT4死区时间2.9us。3.开环系统调试系统开环机械特性测定正给定n（r/min）140012841235119511541105Id(A)0.210.410.560.700.850.99n（r/min）800713767642618575I

23、d(A)0.250.410.570.720.820.99负给定n（r/min）-1400-1357-1350-1337-1306-1274Id(A)0.680.500.350.220.120.02n（r/min）-800-767-758-724-702-684Id(A)0.730.540.360.250.120.024闭环系统调试将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。按图611接线（1）速度调节器的调试（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；（b）“5”、“6”端接入MEL11电容器，预置57F；（c）调节RP1、RP2使输出限幅为2V。（2）电流调节器的

24、调试（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；（b）“5”、“6”端接入MEL11电容器，预置57F；（c）S5开关打向“给定”，S4开关扳向上，调节MCL-10的RP3电位器，使ACR输出正饱和，调整ACR的正限幅电位器RP1，用示波器观察 “30”的脉冲，不可移出范围。S5开关打向“给定”，S4开关打向下至“负给定”，调节MCL-10的RP4电位器，使ACR输出负饱和，调整ACR的负限幅电位器RP2，用示波器观察 “30”的脉冲，不可移出范围。4.系统静特性测试,机械特性正给定n（r/min）140013991394139313911388Id(A)0.200.360.490.7

25、10.861.01n（r/min）800800799799798797Id(A)0.220.370.510.690.871.00负给定n（r/min）-1400-14001398139613951394Id(A)-0.28-0.40-0.56-0.71-0.86-1.01n（r/min）-800-800-798-797-796-795Id(A)-0.22-0.36-0.51-0.73-0.85-1.00闭环控制特性正给定n（r/min）14001156943719524195Ug（v）4.864.043.312.541.860.74负给定n（r/min）-1400-1130-949-724-5

26、42-286Id(A)-4.73-3.80-3.18-2.41-1,79-0.915.系统动态波形的观察（1）突加给定启动时，电动机电枢电流波形。（2）突加额定负载时，电动机电枢电流波形。（3）突降负载时，电动机电枢电流波形。七，思考题1.为了防坠上下桥臂直通，有人把上下桥臂驱动信号死区时间调的很大，这样做行不行，为什么？你认为死区时间长短由哪些参数决定？答：不行，死区长会影响输出波形失真，谐波成分增多。死区时间长短与功率管自身的开通、关断时间以及对输出波形要求有关2.与采用晶闸管的移相控制直流调速系统相对比，试归纳采用自关断器件的脉宽调速系统优点。答：1.功率因素高，谐波污染小；2.主电路结

27、构简单；3开关频率高，频带宽，响应速度和稳速精度好，电枢电流容易连续；4调速范围宽八，实验心得与体会通过本次实验，我们学习了掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。还学习了死区时间的调节长短对输出波形的影响。以及不同晶闸管和器件之间的区别等。对双闭环脉宽调速系统的原理图有了更形象的理解，只要做到了理论联系实际，把课堂上的东西运用到做实验中来。在实验的过程中使理论实践化，提高了我们的动手能力，而且能初步分析实验过程中遇到的问题并解决他们。在做实验的

28、过程中还有一些的不足，但坚信，通过不断的积累才会越来月熟悉。实验四 双闭三相异步电动机调压调速系统一实验目的1熟悉相位控制交流调压调速系统的组成与工作。2了解并熟悉双闭环三相异步电动机调压调速系统原理。3了解绕线试异步电动机转子串电阻时在调节定子电压调速似的机械特性。4通过测定系统的静特性和动特性进一步了解交流调压系统中电流环和转速环的作用二实验内容1测定绕线试异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。2测定双闭环交流调压调速系统的静特性。3.测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。三实验设备及仪表1教学实验台主控制屏。2NMCL31组件。3NMCL33组件4NMEL03三相可调电阻。5NMCL18

29、组件6NMCL09组件四，实验内容1， 移相触发电路的测试将面板上的Ubif接地，调节偏移电压，是Uct=0时，接近150。将正组触发脉冲的六个键开关接通，观察正桥晶闸管的触发脉冲。2求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。a断开ASR的“3”至Uct的连接线，G（给定）直接加至Uct，且Ug调至零，直流电机励磁电源开关闭合。b合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使Uuv、Uvw、Uwu=200V。注：如您选购的产品为MCL、，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同。c调节给定电压Ug，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载的范围内测取78点，读取整流装置输出电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。并计算三相异步电动机的输出