双闭环调速实验.docx

电压、电流双闭环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、实训所需挂箱及附件序号型 号备 注1MEC01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2PAC10晶闸管及电抗器组件3PAC13三相TCA785触发电路 组件该挂箱包含“触发电路”、“正、反桥功放”等模块4PAC31调速控制组件I该挂件包含“调节器I、II”、“电压隔离器”、“电流反 馈与过流保护”等几个模块5PAC09A交直流电源、变压器及 二极管组件该挂箱包含“土 15V”、 “±12V”、“ 0〜±15V”直流电源等几个模块6MEC42可调电阻器7DD03-11电机导轨、光码盘测 速系统8DJ23校正直流测功机9DJ15直流并励电动机10慢扫描示波器自备11万用表自备三、实训线路及原理图6-4电压、电流双闭环直流调速系统原理框图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、电流双闭环直流调速系统差一些，电压负反馈能克服在主回路中晶闸管变流 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6-4 所示四、实训内容(1) 各控制单元调试2) 测定电流反馈系数卩、电压反馈系数Y3) 测定开环机械特性及高、低转速时系统闭环静态特性n=f(Id)4) 闭环控制特性n=f(U)的测定5) 观察、记录系统动态波形6) 系统的排故训练五、实训方法(1) 系统的故障设置与分析请参考第二章相关内容2) PAC10和PAC13上的“触发电路”调试见第四章第七节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。

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U调节范围的确定g直接将PAC09A的“给定”电压U接入PAC13移相控制电压U的输入端，“三相全控整流”g g输出接电阻负载R (R接19800:将两个900与两个9000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U由零调大，Ud将随给定电压的增大而增大，当U超过某一d数值U '时，Ud的波形会出现缺相的现象，这时Ud反而随U的增大而减少一般可确定移 d d相控制电压的最大允许值U =0.9U '，即U的允许调节范围为0〜U 如果我们把输出max max限幅定为U 的话贝『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max ，个晶闸管可靠工作记录U '于下表中：gU /bU =0.9U ' gmax g 1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PAC31中“调节器I”所有输入端接地，再将RP1电位器顺时针旋到底(逆时针旋到 底为0,顺时针旋到底为10K)，用导线将“5”、“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1“7”端的输出，使调节 器的输出电压尽可能接近于零将PAC31中“调节器II”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10K），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，用万用表的毫伏档测量调节器IIT4,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PAC12的给定输出端接到调节器I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，啲输出负限幅值为-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II”的“11”、“12”端短接线去掉，此时调节器II成为PI （比例积分）调节器，然 后将PAC12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 RP4,使之输出电压的绝对值为最小值，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器 RP3，使“调节器II”的输出正限幅值为U 。

gmax④ 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 =U /U =0.027 V/Vfn d⑤ 电流反馈系数的整定直接将“给定”电压U接入PAC13移相控制电压U的输入端，整流桥输出接电阻负载R gg（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，当比=220V时，减小负载的阻值，调 d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=1.3A时，“2”端I』勺的电 df 流反馈电压U fi=6V，这时的电流反馈系数阡Ufi/Id= 4.615V/A⑥ （AR）反号器”的整定 1在输入端1加入+5V电压，调节RP1，使输出端2为一5V5） 开环外特性的测定① PAC13上的移相控制电压U由PAC09A的“给定”输出U直接接入，直流发电机接负载gg电阻R （R接19800:将两个900与两个9000串联），L用PAC10上的200mH,将给定的输出 d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U,使电机启g动升速，调节匕和R使电动机电流Id=Ied，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 （Id），记录d 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，结束实训6） 系统静特性测试① 按图6-4接线，PAC09A上的“给定”电压U输出为正给定，电压隔离器反馈电压为负 g电压，直流发电机接负载电阻R, ^用PAC10上的200mH,负载电阻放在最大值处，给定的d输出调到零将调节器I、调节器I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II”均恢复成PI (比例积分)调节器，构成实 训系统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Ug,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I：=Id,即可测出系统静态特性曲线n d ed=f(Id)，并记录于下表中：n （rpm）Id(A)B、降低Ug,再测试n=800rp m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(Ug)的测定调节U及R,使―n= l200rpm，逐渐降低U ,记录U和n,即可测出闭环控制特性n g d ed g g=f(U )。

gn （rpm）Ug(V)(7) 系统动态特性的观察用慢扫描示波器观察动态波形在不同的系统参数下(调节RP1)，用示波器观察、记录 下列动态波形:① 突加给定Ug,电动机启动时的电枢电流Id(“电流反馈与过流保护”的“3”端)波形和转速 n(“速度变换”的“4”端)波形② 突加额定负载(20%打二100%打)时电动机电枢电流波形和转速波形③ 突降负载(100%打龙0%打)时电动机的电枢电流波形和转速波形六、实训报告(1) 根据实训数据，画出闭环控制特性曲线n =f(U)g(2) 根据实训数据，画出两种转速时的闭环机械特性n =f(Id)3) 根据实训数据，画出系统开环机械特性n =f(Id)，计算静差率，并与闭环机械特性进 行比较4) 分析系统动态波形，讨论系统参数的变化对系统动、静态性能的影响5) 对系统出现的故障现象进行书面分析七、注意事项在记录动态波形时，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，再用数字存储示波器或记忆示波器记录动态波形。