1、1实验四 电压、电流双闭环不可逆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、实训所需挂件及附件序号 型 号 备 注1 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等模块2 PMT-02 晶闸管主电路 3 PMT-03 三相晶闸管触发电路 该挂件包含“触发电路” 、 “正、反桥功放”等模块4 PMT-04 电机调速控制电路 I 该挂件包含“调节器、” 、 “电压隔离器” 、“电流变换器”等模块5 PWD-17 可调电阻器6
2、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 慢扫描示波器 自备10 万用表 自备屏上挂件排列顺序：PMT-02、 PMT-03、 PMT-04、PWD-17三、实训线路及原理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
3、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1所示。四、实训内容(1) 各控制单元调试。(2) 测定电流反馈系数、电压反馈系数。(3) 测定开环机械特性及高、低转速时系统闭环静态特性n=f(I d)。(4) 闭环控制特性n=f(U g)的测定。(5) 观察、记录系统动态波形。2(6) 系统的排故训练图1 电压、电流双闭环直流调速系统原理框图五、实训方法(1) 系统
4、故障的设置与分析请参考第二章相关内容。(2) PMT-02和PMT-03上的“触发电路”调试 打开电源控制屏总电源开关，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。 用扁平线将PMT-02挂件上的三相同步信号输出端和PMT-03“三相同步信号输入”端相连,打开PMT-03电源开关，拨动 “触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。 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（在各观测孔下方），使三相锯齿波斜率尽可能一致。 将PMT-04上的“给定”输出U g直接与PMT-03的移相控制电压U ct相接，将给定开关S2拨到接地位置（
5、即U ct=0），调节PMT-03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=170。 适当增加给定U g的正电压输出，观测PMT-03上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 将PMT-03面板上的U lf端接地，用20芯的扁平电缆，将PMT-03的“正桥触发脉冲输出”端和PMT-02“正桥触发脉冲输入”端相连，观察正桥VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。(3) 双闭环调速系统调试原则 先单元、后系统，即先将单元的参数调好，然后才能组成系统。3 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
6、负反馈后，才可组成闭环系统。 先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试电压外环。 先调整稳态精度，后调整动态指标。(4) 控制单元调试 移相控制电压U ct调节范围的确定 直接将PMT-04挂件上的“给定”电压U g接入PMT-03移相控制电压U ct的输入端，“正桥三相全控整流”输出接电阻负载R（R接2250：将两个900并联之后与两个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，给定电压U g由零调大，U d将随给定电压的增大而增大，当U g超过某一数值U g时，U d 的波形会出现缺相的现象，这时U d反而随U g的增大而减少。一般可确定移相控制电压的最大允许值U c
7、tmax=0.9Ug，即U g的允许调节范围为0U ctmax。如果我们把输出限幅定为U ctmax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 g于下表中：UgUctmax=0.9Ug将给定退到零，再按停止按钮切断电源，结束步骤。 调节器的调零 将PMT-04中“调节器”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100K），用导线将“5”、“6”短接，使“调节器”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” “7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。将PM
8、T-04中“调节器”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100K），用导线将“11”、“12”短接，使“调节器”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“14”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 调节器正、负限幅值的调整 把“调节器”的“5”、“6”端短接线去掉，此时调节器成为PI (比例积分)调节器，然后将PMT-04挂件上的给定输出端接到调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP4，使“调节器”的输出负限幅值为-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
9、小值。把“调节器”的“11”、“12”端短接线去掉，此时调节器成为PI (比例积分)调节器，然后将PMT-04挂件上的给定输出端接到调节器的“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”的输出正限幅值为U ctmax。 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 =U fn/Ud=0.027 V/V。4 电流反馈系数的整定直接将“给定”电压U g接入PMT
10、-03移相控制电压U ct的输入端，整流桥输出接电阻负载R（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U d=220V时，减小负载的阻值，调节“电流变换器”上的电流反馈电位器RP1，使得负载电流I d=l.3A时，“3”端I f的的电流反馈电压U fi=6V，这时的电流反馈系数= U fi/Id= 4.615V/A。“（AR）反号器”的整定在输入端加入5V电压，调节RP1，使输出端为5V。(5) 开环外特性的测定 PMT-03上的移相控制电压U ct由PMT-04挂件上的“给定”输出U g直接接入，直流发电机接负载电阻R（R接2250
11、：将两个900并联之后与两个900串联），L d用PMT-02上200mH，将给定的输出调到零。 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 g，使电机启动升速，调节U g和R使电动机电流I d=Ied（电动机额定电流），转速到达1200rpm。 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（I d），记录于下表中：n（rpm）Id（A）将给定退到零，断开励磁电源，按下停止按钮，结束实验。(6) 系统静特性测试 按图1接线，PMT-04挂件上的“给定”电压U g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，L d用PMT-02上的200
12、mH，负载电阻放在最大值处，给定的输出调到零。将调节器、调节器都接成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”，“调节器”均恢复成PI（比例积分）调节器，构成实验系统。 机械特性n =f(I d)的测定A、发电机先空载，从零开始逐渐调大给定电压U g，使电动机转速接近n=l200rpm，然后接入发电机负载电阻R，逐渐改变负载电阻，直至I d=Ied（额定电流），即可测出系统静态特性曲线n =f(I d)，并记录于下表中：n（rpm）Id（A）B、降低U g，再测试n=800rpm时的
13、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(U g)的测定5调节U g及R，使I d=Ied（额定电流），n= l200rpm，逐渐降低U g，记录U g和n，即可测出闭环控制特性n = f(U g)。 n（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: 突加给定U g， 电动机启动时的电枢电流I d(“电流变换器”的“3”端)波形和转速n(“速度变换”的“4”端)波形。 突加额定负载(20%I ed100%Ied)时电动机电枢电流波形和转速波形。 突降负载(100%I ed20%Ied)时电动机的电枢电流波形和转速波形。六、实训报告(1) 根据实验数据，画出闭环控制特性曲线n =f(U g)。(2) 根据实验数据，画出两种转速时的闭环机械特性n =f(I d)。(3) 根据实验数据，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。
