實(shí)驗(yàn)三：邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)

1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正。實(shí)驗(yàn)三：邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解、熟悉邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。(2)掌握各控制單元的原理、作用及調(diào)試方法。 (3)掌握邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。(4)了解邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào) 型 號(hào)備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02 晶閘管主電路 3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正橋功放”，“反橋功放” 等幾個(gè)模塊。4DJK04 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn) I該掛件包含“給定”

2、，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“邏輯控制”等幾個(gè)模塊。5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7DJ13-1 直流發(fā)電機(jī)8DJ15 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10慢掃描示波器自備11萬用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理在此之前的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕靡唤M晶閘管對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，只適用于不可逆運(yùn)行。而在某些場(chǎng)合中，既要求電動(dòng)機(jī)能正轉(zhuǎn)，同時(shí)也能反轉(zhuǎn)，并要求在減速時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，加快制動(dòng)時(shí)間。要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向有以下方法，一是改變電動(dòng)機(jī)電樞電流的方向，二是改變勵(lì)磁電流的方向。由于電樞回路的電感量比

3、勵(lì)磁回路的要小，使得電樞回路有較小的時(shí)間常數(shù)?？蓾M足某些設(shè)備對(duì)頻繁起動(dòng)，快速制動(dòng)的要求 。本實(shí)驗(yàn)的主回路由正橋及反橋反向并聯(lián)組成，并通過邏輯控制來控制正橋和反橋的工作與關(guān)閉，并保證在同一時(shí)刻只有一組橋路工作,另一組橋路不工作，這樣就沒有環(huán)流產(chǎn)生。由于沒有環(huán)流,主回路不需要再設(shè)置平衡電抗器，但為了限制整流電壓幅值的脈動(dòng)和盡量使整流電流連續(xù)，仍然保留了平波電抗器。該控制系統(tǒng)主要由“速度調(diào)節(jié)器”、“電流調(diào)節(jié)器”、“反號(hào)器”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”、“零電平檢測(cè)”、“邏輯控制”、“速度變換”等環(huán)節(jié)組成。其系統(tǒng)原理框圖如圖5-10所示。正向啟動(dòng)時(shí)，給定電壓Ug為正電壓，“邏輯控制”的輸出端Ulf為“0”態(tài)，U

4、lr為“1”態(tài)，即正橋觸發(fā)脈沖開通，反橋觸發(fā)脈沖封鎖，主回路“正橋三相全控整流”工作，電機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)Ug反向，整流裝置進(jìn)入本橋逆變狀態(tài)，而Ulf、Ulr不變，當(dāng)主回路電流減小并過零后，Ulf、Ulr 輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換，Ulf為“1”態(tài)， Ulr為“0”態(tài)，即進(jìn)入它橋制動(dòng)狀態(tài)，使電機(jī)降速至設(shè)定的轉(zhuǎn)速后再切換成反向電動(dòng)運(yùn)行;當(dāng)Ug=0時(shí)，則電機(jī)停轉(zhuǎn)。反向運(yùn)行時(shí)，Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，主電路“反橋三相全控整流”工作。 圖5-10 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖“邏輯控制”的輸出取決于電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，正向運(yùn)轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋逆變及反轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變狀態(tài)，Ulf為“0”態(tài)，Ulr為“1”態(tài)，保

5、證了正橋工作，反橋封鎖；反向運(yùn)轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋逆變，正轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變階段，則Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，正橋被封鎖，反橋觸發(fā)工作。由于“邏輯控制”的作用，在邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)中保證了任何情況下兩整流橋不會(huì)同時(shí)觸發(fā)，一組觸發(fā)工作時(shí)，另一組被封鎖，因此系統(tǒng)工作過程中既無直流環(huán)流也無脈動(dòng)環(huán)流。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)控制單元調(diào)試。 (2)系統(tǒng)調(diào)試。 (3)正反轉(zhuǎn)機(jī)械特性n =f(Id) 的測(cè)定。 (4)正反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性n =f(Ug)的測(cè)定。 (5)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的觀察。五、預(yù)習(xí)要求(1)閱讀電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)教材中有關(guān)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容，熟悉系統(tǒng)原理圖和邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原

6、理。(2)掌握邏輯控制器的工作原理及其在系統(tǒng)中的作用。 六、思考題(1)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)對(duì)邏輯控制有何要求?(2)思考邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中“推”環(huán)節(jié)的組成原理和作用如何?七、實(shí)驗(yàn)方法(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號(hào)輸出”端和DJK02-1“三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動(dòng) “觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。

7、觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=170。適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正、反橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正、反橋觸發(fā)脈沖輸入

8、”端相連，分別將DJK02正橋和反橋觸發(fā)脈沖的六個(gè)開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1VT6和反橋VT1VT6的晶閘管的門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(2)邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負(fù)反饋后才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。先雙閉環(huán)、后邏輯無環(huán)流，即先使正反橋的雙閉環(huán)正常工作，然后再組成邏輯無環(huán)流。先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。(3)控制單元調(diào)試移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定 直接將DJK04給定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“正橋三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R，負(fù)

9、載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，給定電壓Ug由零調(diào)大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值Ug時(shí)，Ud的波形會(huì)出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時(shí)Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會(huì)工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄Ug于下表中：UgUctmax=0.9Ug給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。調(diào)節(jié)器的調(diào)零 將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“速度調(diào)節(jié)器

10、”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P (比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P（比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器的“11”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整 把“速度調(diào)節(jié)器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF

11、接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI (比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓為+6V。把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當(dāng)加正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使電流調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Uctmax

12、。 “轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)試 “轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出有下列要求:電機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出UM為“1”態(tài)。電機(jī)反轉(zhuǎn)，輸出UM為“0”態(tài)。將給定輸出端接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，同時(shí)在輸入端接上萬用表以監(jiān)視輸入電壓的大小，示波器探頭接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出端，觀察其輸出高、低電平的變化?！稗D(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入輸出特性應(yīng)滿足圖1-25a所示要求，其中Usr1=-0.25V，Usr2=+0.25V“零電平檢測(cè)”的調(diào)試 其輸出應(yīng)有下列要求:主回路電流接近零，輸出UI為“1”態(tài)。主回路有電流，輸出UI為“0”態(tài)。其調(diào)整方法與“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)整方法相同，輸入輸出特性應(yīng)滿足圖1-25b所示要求，其中Usr1=0.

13、2V，Usr2=0.6V?！胺刺?hào)器”的調(diào)試A、調(diào)零（在出廠前反號(hào)器已調(diào)零，如果零漂比較大的話，用戶可自行將掛件打開調(diào)零），將反號(hào)器輸入端“1”接地，用萬用表的毫伏檔測(cè)量“2”端，觀察輸出是否為零，如果不為零，則調(diào)節(jié)線路板上的電位器使之為最小值。B、測(cè)定輸入輸出的比例，將反號(hào)器輸入端“1”接“給定”，調(diào)節(jié)“給定”輸出為5V電壓，用萬用表測(cè)量“2”端，輸出是否等于-5V電壓，如果兩者不等，則通過調(diào)節(jié)RP1使輸出等于負(fù)的輸入。再調(diào)節(jié)“給定”電壓使輸出為-5V電壓，觀測(cè)反號(hào)器輸出是否為5V?！斑壿嬁刂啤钡恼{(diào)試測(cè)試邏輯功能，列出真值表，真值表應(yīng)符合下表：輸入U(xiǎn)M110001UI100100輸出UZ（U）

14、000111UF（U）111000調(diào)試方法：A、首先將“零電平檢測(cè)”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”調(diào)節(jié)到位，符合其特性曲線。給定接“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的Um。“零電平檢測(cè)”的輸出端接“邏輯控制”的UI,輸入端接地。B、將給定的RP1、RP2電位器順時(shí)針轉(zhuǎn)到底，將S2打到運(yùn)行側(cè)。C、將S1打到正給定側(cè)，用萬用表測(cè)量“邏輯控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端，“3”、“6”端輸出應(yīng)為高電平，“4”、“7”端輸出應(yīng)為低電平，此時(shí)將DJK04中給定部分S1開關(guān)從正給定打到負(fù)給定側(cè)，則“3”、“6”端輸出從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，?”、“7”端輸出也從低電平跳變?yōu)楦唠娖?。在跳變的過程中的

15、“5”，此時(shí)用示波器觀測(cè)應(yīng)出現(xiàn)脈沖信號(hào)。D、將“零電平檢測(cè)”的輸入端接高電平，此時(shí)將DJK04中給定部分S1開關(guān)來回扳動(dòng)，“邏輯控制”的輸出應(yīng)無變化。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)和電流反饋系數(shù)的整定 直接將給定電壓Ug接入DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋接電阻負(fù)載，測(cè)量負(fù)載電流和電流反饋電壓，調(diào)節(jié)“電流反饋與過流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1，使得負(fù)載電流Id=l.3A時(shí)，“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端電流反饋電壓Ufi=6V，這時(shí)的電流反饋系數(shù)= Ufi/Id= 4.615V/A。直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)作負(fù)載

16、，測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速反饋電壓值，調(diào)節(jié)“速度變換”上的轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得n =150Orpm時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn=-6V，這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) =Ufn/n =0.004V/(rpm)。(3)系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)圖5-10接線，組成邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，首先將控制電路接成開環(huán)（即DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04的“給定”直接提供），要注意的是Ulf,Ulr不可同時(shí)接地，由于正橋和反橋是首尾相連，當(dāng)加上給定電壓時(shí)會(huì)使正橋和反橋的整流電路同時(shí)開始工作，后果是兩個(gè)整流電路直接發(fā)生短路，電流迅速增大，要么DJK04上的過流保護(hù)報(bào)警跳閘，要么燒毀保護(hù)晶閘管的保險(xiǎn)絲，甚至還有

17、可能會(huì)燒壞晶閘管。所以較好的方法是正橋和反橋分別進(jìn)行測(cè)試。先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK04的“給定”值，使電機(jī)開始提速，觀測(cè)“三相全控整流”的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右（這段時(shí)間一定要短，以防止電機(jī)轉(zhuǎn)速過高）。然后DJK02-1的Ulr接地，Ulf懸空，同樣慢慢增加DJK04的給定電壓值，使電機(jī)開始提速，觀測(cè)整流橋的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右。開環(huán)測(cè)試好后，開始測(cè)試雙閉環(huán)（與前面的原因一樣，Ulf,Ulr不可同時(shí)接地）。DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04“電流調(diào)節(jié)器”的“10”端提供，先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK0

18、4的給定電壓值，觀測(cè)電機(jī)是否受控制（速度隨給定的電壓變化而變化）。正橋測(cè)試好，再測(cè)試反橋，DJK02-1的Ulr接地，Ulf懸空，同樣觀測(cè)電機(jī)是否受控制（要注意的是轉(zhuǎn)速反饋的極性必須反一下，否則電機(jī)會(huì)失控）。如果開環(huán)和閉環(huán)中正反兩橋都沒有問題的話，那就可以開始邏輯無環(huán)流的實(shí)驗(yàn)。(4)機(jī)械特性n =f(Id)的測(cè)定當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，改變給定電壓，測(cè)出并記錄當(dāng)n分別為1200rpm、800rpm時(shí)的正、反轉(zhuǎn)機(jī)械特性n=f(Id)，方法與雙閉環(huán)實(shí)驗(yàn)相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將發(fā)電機(jī)的負(fù)載R逐漸增加（減小電阻R的阻值），使電動(dòng)機(jī)負(fù)載從輕載增加到直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載Id =1.1A。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：正轉(zhuǎn)：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）反轉(zhuǎn)：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）(5)閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測(cè)定從正轉(zhuǎn)開始逐步增加正給定電壓，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)n（rpm）Ug（V）從反轉(zhuǎn)開始逐步增加負(fù)給定電壓，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)n（rpm）Ug（V）(6)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形的觀察用雙蹤慢掃描示波器觀察電動(dòng)機(jī)電樞電流Id和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)波形，兩個(gè)探頭分別接至“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端和“速度變換”的“3”端。給定值階躍變化(正向啟動(dòng)正向停車反向啟動(dòng)反向切換到正向正向切換到反向反向停車)時(shí)的Id、n的動(dòng)態(tài)波形。改變電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)，觀