電力拖動實(shí)驗(yàn)報告

1、本科生實(shí)驗(yàn)報告 實(shí)驗(yàn)課程 電力拖動與控制 學(xué)院名稱 核技術(shù)與自動化工程學(xué)院 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 劉偉 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 6c603 實(shí)驗(yàn)成績 二一六年 五月 二一六年 六月實(shí)驗(yàn)一 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性測試一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)組成及各主要單元部件的原理。2掌握晶閘管可控整流電路和觸發(fā)電路的調(diào)試方法。3掌握直流電動機(jī)機(jī)械特性的測試方法二實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖的測試2觸發(fā)電路初始相位a0的調(diào)試3三相橋式全控整流電路的調(diào)試4晶閘管主電路輸出波形的測試5直流電動機(jī)開環(huán)機(jī)械特性曲線的測試三實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理1）主電路：三相電源，晶閘管橋式是可

2、控整流調(diào)速裝置，平波電抗器、電動機(jī)-發(fā)電機(jī)組，可調(diào)電阻負(fù)載等組成。2）控制電路：據(jù)赤膊觸發(fā)電路四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2 MCL31組件3MCL33組件4MEL-11掛箱5MEL03三相可調(diào)電阻（或自配滑線變阻器）。6電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01（或電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、MEL13組件，直流電動機(jī)M03。7雙蹤示波器。五注意事項(xiàng)1直流電動機(jī)啟動前必須先加上勵磁2測取靜特性時，必須注意主電路電流不許超過直流電動機(jī)的額定電流。3不允許突加給定信號Ug啟動電動機(jī)4起動電機(jī)時，需把負(fù)載電阻RP1阻值調(diào)到最大，以免帶負(fù)載起動。5改變接線時，必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷

3、開”紅色按鈕，同時使系統(tǒng)的給定為零。6雙蹤示波器的兩個探頭地線通過示波器外殼短接，故在使用時，必須使兩探頭的地線同電位（只用一根地線即可），以免造成短路事故。 六. 實(shí)驗(yàn)方法1觸發(fā)電路的測試。（1）用示波器觀察雙脈沖觀察孔，應(yīng)有間隔均勻，幅度相同的雙脈沖（2）偏移電壓的調(diào)整在Ug=0的情況下，用示波器測量同步電壓觀察孔的同步電壓波形和脈沖波形的相位關(guān)系，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器，使脈沖初始相位a0=150°2三相橋式全控整流電路的測試在Ug=0的情況下，閉合交流側(cè)回路電源和電動機(jī)勵磁電源，電動機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，調(diào)節(jié)Ug由0逐漸增大，直流電動機(jī)啟動升速，當(dāng)n=1000轉(zhuǎn)/分左右時，用示波器測量

4、直流電動機(jī)電樞兩端或整流電路輸出端電壓波形，在360°中應(yīng)有六個整流波頭，必須間隔相等，波形穩(wěn)定3.測定直流電動機(jī)特性1）控制特性改變Ug的大小，記錄直流電動機(jī)電樞電壓Ua和對應(yīng)的控制電壓UgUa (V)100011001200130014001500Ug (V)1.651.81.92.42.932)開環(huán)機(jī)械特性反復(fù)調(diào)節(jié)Ug和直流發(fā)電機(jī)負(fù)載，使n0=1000r/min，I=1.1A,Ug保持恒定，逐漸減小發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)速升高，記錄直流電級轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia的值，共5-7點(diǎn)n(r/min)100011001200130014001500I(A)1.651.81.92.42.934.系統(tǒng)

5、動態(tài)波形的觀察用二蹤慢掃描示波器觀察動態(tài)波形，用光線示波器記錄動態(tài)波形。在不同的調(diào)節(jié)器參數(shù)下，觀察.。七實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析轉(zhuǎn)速給定電壓的變化會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；勵磁的變化會引起電動機(jī)最大電流的變化。這次實(shí)驗(yàn)使我對雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)有了進(jìn)一步的理解和運(yùn)用，加深了對電機(jī)調(diào)速應(yīng)用。雙閉環(huán)調(diào)速就是轉(zhuǎn)速、電流兩種負(fù)反饋在不同的階段分別起作用。而在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇與參數(shù)設(shè)計(jì)都要從動態(tài)校正的需要來解決。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗擾性能。一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。在設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的時候采用工程設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)時，把實(shí)際系統(tǒng)校正或簡化成典型系統(tǒng)

6、，利用現(xiàn)成的公式或簡明的圖表來進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，這樣設(shè)計(jì)過程就簡單得多。設(shè)計(jì)過程第一步先解決動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度，選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)確保系統(tǒng)穩(wěn)定且滿足穩(wěn)態(tài)精度。第二步在選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，滿足動態(tài)性能指標(biāo)。這樣的設(shè)計(jì)方法規(guī)范化、簡單化。實(shí)驗(yàn)二 直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及環(huán)節(jié)的測試一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解電力電子及電氣傳動教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)及布線情況。2. 熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(jié)構(gòu)。3. 掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電阻R2測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電感L3測定直流電動機(jī)直流發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)組（或光電編碼器）的飛輪慣量GD24測定晶閘管直流調(diào)速

7、系統(tǒng)主電路電磁時間常數(shù)Td5測定直流電動機(jī)電勢常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM6測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)TM7測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud = f (Uct)8測定測速發(fā)電機(jī)特性UTG = f (n)三實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成及工作原理晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由三相調(diào)壓器晶閘管整流調(diào)速裝置平波電抗器、電動機(jī)-發(fā)電機(jī)組，可調(diào)電阻負(fù)載等組成。整流裝置的主電路為三相橋式電路、控制回路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓，改變Ug的大小即可改變控制角，從而獲得可調(diào)的直流電壓和轉(zhuǎn)速，以滿足實(shí)驗(yàn)要求四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2 MCL31組件3MCL33組件。4MEL03組件 5電機(jī)導(dǎo)軌

8、及測速發(fā)電機(jī)6直流電動機(jī)M03。7雙蹤示波器。8MCL¾34組件五注意事項(xiàng)1在觸發(fā)電路正常后，方可合主電路電源開關(guān)2實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使電流波形保持連續(xù)。3.由于實(shí)驗(yàn)室裝置處于開環(huán)狀態(tài)，電流電壓可能有波動，可取平均讀數(shù)六實(shí)驗(yàn)方法1電樞回路電阻R的測定電樞回路的總電阻R包括電機(jī)的電樞電阻Ra，平波電抗器的直流電阻RL和整流裝置的內(nèi)阻Rn，即R=Ra+RL+Rn為測出晶閘管整流裝置的電源內(nèi)阻，可采用伏安比較法來測定電阻，其實(shí)驗(yàn)線路如圖2-1所示。將變阻器RP（可采用兩只900電阻并聯(lián)）接入被測系統(tǒng)的主電路，并調(diào)節(jié)電阻負(fù)載至最大。測試時電動機(jī)不加勵磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。三相調(diào)壓器逆時針調(diào)到底，合上主電路

9、電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv = 220v。調(diào)節(jié)Ug使整流裝置輸出電壓Ud=（3070）%Ued（可為110V），然后調(diào)整RP使電樞電流為（8090）%Ied，讀取電流表A和電壓表V的數(shù)值為I1,U1，則此時整流裝置的理想空載電壓為 Udo=I1R+U1 調(diào)節(jié)RP，使電流表A的讀數(shù)為40% Ied。在Ud不變的條件下讀取A，V表數(shù)值，則 Udo = I2R + U2 求解兩式，可得電樞回路總電阻 R=(U2-U1)/(I1-I2) 如把電機(jī)電樞兩端短接，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可得RL+Rn=(U2-U1)/(I1-I2)則電機(jī)的電樞電阻為 Ra = R-（RL+Rn） 同樣，短接電抗器兩端，也

10、可測得電抗器直流電阻RL2電樞回路電感L的測定電樞電路總電感包括電機(jī)的電樞電感La，平波電抗器電感LL和整流變壓器漏感LB，由于LB數(shù)值很小，可忽略，故電樞回路的等效總電感為 L = La + LL三相調(diào)壓器逆時針調(diào)到底，合上主電路電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓。用電壓表和電流表分別測出通入交流電壓后電樞兩端和電抗器上的電壓值Ua和UL及電流I（可取0.5A），從而可得到交流阻抗Za和ZL，計(jì)算出電感值La和LL。實(shí)驗(yàn)時，交流電壓的有效值應(yīng)小于電機(jī)直流電壓的額定值， Za = Ua/I ZL = UL/I3直流電動機(jī)發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)組的飛輪慣量GD2的測定。電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式為 式中 M

11、電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為N.m; ML ¾負(fù)載轉(zhuǎn)矩，空載時即為空載轉(zhuǎn)矩MK，單位為N.m; n ¾ 電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為r/min; 故 式中GD2的單位為Nm2.MK可由空載功率（單位為W）求出。 dn/dt可由自由停車時所得曲線n= f (t)求得，其實(shí)驗(yàn)線路如圖2-3所示。電動機(jī)M加額定勵磁。MCL-18的給定電位器RP1逆時針調(diào)到底，使Uct=0。三相調(diào)壓器逆時針調(diào)到底，合上主電路電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv=220v。調(diào)節(jié)Uct，將電機(jī)空載起動至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，測取電樞電壓Ud和電流IK，然后斷開Uct，用記憶示波器拍攝曲線，即可求取某一轉(zhuǎn)速時的MK和dn/dt。

12、由于空載轉(zhuǎn)矩不是常數(shù)，可以轉(zhuǎn)速n為基準(zhǔn)選擇若干個點(diǎn)（如1500r/min，1000r/min），測出相應(yīng)的MK和dn/dt，以求取GD2的平均值。4主電路電磁時間常數(shù)的測定采用電流波形法測定電樞回路電磁時間常數(shù)Td，電樞回路突加給定電壓時，電流id按指數(shù)規(guī)律上升 其電流變化曲線如圖6-5所示。當(dāng)t =Td時，有 MCL-18的給定電位器RP1逆時針調(diào)到底，使Uct=0。三相調(diào)壓器逆時針調(diào)到底，合上主電路電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv=220v。電機(jī)不加勵磁。調(diào)節(jié)Uct，監(jiān)視電流表的讀數(shù)，使電機(jī)電樞電流為(5090)%Ied。然后保持Uct不變，突然合上主電路開關(guān)，用光線示波器拍攝id=f

13、(t)的波形，由波形圖上測量出當(dāng)電流上升至63.2%穩(wěn)定值時的時間，即為電樞回路的電磁時間常數(shù)Td。5電動機(jī)電勢常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM的測定將電動機(jī)加額定勵磁，使之空載運(yùn)行，改變電樞電壓Ud，測得相應(yīng)的n，即可由下式算出Ce Ce=KeF=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)Ce的單位為V/(r/min)轉(zhuǎn)矩常數(shù)(額定磁通時)CM的單位為N.m/A，可由Ce求出 CM=9.55Ce6系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)TM的測定 當(dāng)電樞突加給定電壓時，轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)n到達(dá)63.2%穩(wěn)態(tài)值時，所經(jīng)過的時間即為拖動系統(tǒng)的機(jī)電時間常數(shù)。測試時電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除。MCL-18的給定電位器RP1逆時針調(diào)

14、到底，使Uct=0。三相調(diào)壓器逆時針調(diào)到底，合上主電路電源開關(guān)，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv=220v。電動機(jī)M加額定勵磁。調(diào)節(jié)Uct，將電機(jī)空載起動至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速1000r/min。然后保持Uct不變，斷開主電路開關(guān)，待電機(jī)完全停止后，突然合上主電路開關(guān)，給電樞加電壓，用光線示波器拍攝過渡過程曲線，即可由此確定機(jī)電時間常數(shù)。7測速發(fā)電機(jī)特性UTG=f(n)的測定七 實(shí)驗(yàn)總結(jié)圖2-1 電樞回路電阻R的測定 圖2-2 電樞回路電感L的測定圖2-3 轉(zhuǎn)動慣量GD2測定和系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)Tm的測定圖2-4 主電路電磁時間常數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)三、雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)

15、的組成、原理及各主要單元部件的工作原理。2熟悉直流PWM專用集成電路SG3525的組成、功能與工作原理。3熟悉H型PWM變換器的各種控制方式的原理與特點(diǎn)。4掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1PWM控制器SG3525性能測試。2控制單元調(diào)試。3系統(tǒng)開環(huán)調(diào)試。4系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)試5系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)特性測試。6H型PWM變換器不同控制方式時的性能測試。三實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和工作原理TAU-UiASRACRUPWDLDGDPWMFAGMTGM 圖610 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理圖在中小容量的直流傳動系統(tǒng)中，采用自關(guān)斷器件的脈寬調(diào)速系統(tǒng)比相控系統(tǒng)具有更多的優(yōu)越性，因而日益得到廣

16、泛應(yīng)用。雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖610所示。圖中可逆PWM變換器主電路系采用MOSFET所構(gòu)成的H型結(jié)構(gòu)形式，UPW為脈寬調(diào)制器，DLD為邏輯延時環(huán)節(jié)，GD為MOS管的柵極驅(qū)動電路，F(xiàn)A為瞬時動作的過流保護(hù)。脈寬調(diào)制器UPW采用美國硅通用公司（Silicon General）的第二代產(chǎn)品SG3525，這是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制器。由于它簡單、可靠及使用方便靈活，大大簡化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試，故獲得廣泛使用。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2MCL18組件（適合MCL)或MCL31組件（適合MCL）。3MCL10組件或MCL10A組件。4M

17、EL-11掛箱5MEL03三相可調(diào)電阻（或自配滑線變阻器）。6電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01（或電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、MEL13組件。7直流電動機(jī)M03。8雙蹤示波器。五注意事項(xiàng)1直流電動機(jī)工作前，必須先加上直流激磁。2接入ASR構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋時，為了防止振蕩，可預(yù)先把ASR的RP3電位器逆時針旋到底，使調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)最小，同時，ASR的“5”、“6”端接入可調(diào)電容（預(yù)置7F）。3測取靜特性時，須注意主電路電流不許超過電機(jī)的額定值（1A）。4系統(tǒng)開環(huán)連接時，不允許突加給定信號Ug起動電機(jī)。5起動電機(jī)時，需把MEL-13的測功機(jī)加載旋鈕逆時針旋到底，以免帶負(fù)載起動。6改變接線時，必須先按下主

18、控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色按鈕，同時使系統(tǒng)的給定為零。7雙蹤示波器的兩個探頭地線通過示波器外殼短接，故在使用時，必須使兩探頭的地線同電位（只用一根地線即可），以免造成短路事故。8實(shí)驗(yàn)時需要特別注意起動限流電路的繼電器有否吸合，如該繼電器未吸合，進(jìn)行過流保護(hù)電路調(diào)試或進(jìn)行加負(fù)載試驗(yàn)時，就會燒壞起動限流電阻。六實(shí)驗(yàn)方法采用MCL10組件1SG3525性能測試分別連接“3”和“5”、“4”和“6”、“7”和“27”、“31”和“22”、“32”和“23”，然后打開面板右下角的電源開關(guān)。（1）用示波器觀察“25”端的電壓波形，記錄波形的周期，幅度（需記錄S1開關(guān)撥向“通”和“斷”兩種情況）（2）S

19、5開關(guān)打向“OV”, 用示波器觀察“30”端電壓波形，調(diào)節(jié)RP2電位器，使方波的占空比為50。S5開關(guān)打向“給定”分別調(diào)節(jié)RP3、RP4，記錄“30”端輸出波形的最大占空比和最小占空比。（分別記錄S2打向“通”和“斷”兩種情況）2控制電路的測試（1） 邏輯延時時間的測試S5開關(guān)打向“0V”，用示波器觀察“33”和“34”端的輸出波形。并記錄延時時間。td=（2） 同一橋臂上下管子驅(qū)動信號死區(qū)時間測試分別連接“7”和“8”、“10”和“11”，“12”和“13”、“14”和“15”、“16”和“17”、“18”和“19”，用雙蹤示波器分別測量VVT1。GS和VVT2。GS以及VVT3。GS和VV

20、T4。GS的死區(qū)時間。注意，測試完畢后，需拆掉“7”和“8”以及“10”和“11”的連線。3開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試（1）速度反饋系數(shù)的調(diào)試斷開主電源，并逆時針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕到底，斷開“9”、“10”所接的電阻，接入直流電動機(jī)M03，電機(jī)加上勵磁。S4開關(guān)扳向上，同時逆時針調(diào)節(jié)RP3電位器到底，合上主電源，調(diào)節(jié)交流電壓輸出至220V左右。調(diào)節(jié)RP3電位器使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，并達(dá)到1400rmin，調(diào)節(jié)FBS的反饋電位器RP，使速度反饋電壓為2V。注：如您選購的產(chǎn)品為MCL、，無三相調(diào)壓器，直接合上主電源。以下均同。（2）系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性測定參照速度反饋系數(shù)調(diào)試的方法，使電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)1400r/min，改變測

21、功機(jī)加載旋鈕（或直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻Rd），在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)測取78個點(diǎn)，記錄相應(yīng)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩M（或直流發(fā)電機(jī)電流id）正給定n（r/min）140012841235119511541105Id(A)0.210.410.560.700.850.99n（r/min）800713767642618575Id(A)0.250.410.570.720.820.99負(fù)給定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)0.730.540.3

22、60.250.120.024.閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試5.系統(tǒng)靜特性測試機(jī)械特性 正給定n（r/min）140013991394139313911388Id(A)0.200.360.490.710.861.01n（r/min）800800799799798797Id(A)0.220.370.510.690.871.00負(fù)給定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閉環(huán)控制特性正

23、給定n（r/min）14001156943719524195Ug（v）4.864.043.312.541.860.74負(fù)給定n（r/min）-1400-1130-949-724-542-286Id(A)-4.73-3.80-3.18-2.41-1,79-0.914閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試將ASR,ACR均接成PI調(diào)節(jié)器接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)。按圖611接線（1）速度調(diào)節(jié)器的調(diào)試（a）反饋電位器RP3逆時針旋到底，使放大倍數(shù)最?。唬╞）“5”、“6”端接入MEL11電容器，預(yù)置57F；（c）調(diào)節(jié)RP1、RP2使輸出限幅為±2V。（2）電流調(diào)節(jié)器的調(diào)試（a）反饋電位器RP3逆時針旋到底，使放

24、大倍數(shù)最??；（b）“5”、“6”端接入MEL11電容器，預(yù)置57F；（c）S5開關(guān)打向“給定”，S4開關(guān)扳向上，調(diào)節(jié)MCL-10的RP3電位器，使ACR輸出正飽和，調(diào)整ACR的正限幅電位器RP1，用示波器觀察 “30”的脈沖，不可移出范圍。S5開關(guān)打向“給定”，S4開關(guān)打向下至“負(fù)給定”，調(diào)節(jié)MCL-10的RP4電位器，使ACR輸出負(fù)飽和，調(diào)整ACR的負(fù)限幅電位器RP2，用示波器觀察 “30”的脈沖，不可移出范圍實(shí)驗(yàn)四 雙閉三相異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉相位控制交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成與工作。2了解并熟悉雙閉環(huán)三相異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理。3了解繞線試異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時在調(diào)節(jié)定

25、子電壓調(diào)速似的機(jī)械特性。4通過測定系統(tǒng)的靜特性和動特性進(jìn)一步了解交流調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測定繞線試異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時的人為機(jī)械特性。2測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。3.測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀表1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2NMCL31組件。3NMCL33組件4NMEL03三相可調(diào)電阻。5NMCL18組件6NMCL09組件四實(shí)驗(yàn)記錄和計(jì)算采用直流發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算 =18開環(huán)系統(tǒng)測定n(r/min)1472144414321414140913961386IG(A)0.460.490.510.520.530.540.56UG(V)217

26(N.m)0.7570.8240.8460.8410.8520.8560.8042/3Uen(r/min)144012261132115611921111IG(A)0.290.460.520.490.530.55UG(V)14710210010110199M(N.m)0.3790.4960.5890.5520.5740.627 系統(tǒng)閉環(huán)特性的測定調(diào)節(jié)Ug，使轉(zhuǎn)速至n =1300r/min，從輕載按一定間隔做到額定負(fù)載，測出閉環(huán)靜特性n =f(M)。n(r/min)1476144714461435143014201404IG(A)0.480.500.510.

27、52.0.530.540.55UG(V)217 225224221220217209M(N.m)0.7850.8580.8710.8940.8990.9110.9072/3Uen(r/min)144214101418143514431437IG(A)0.290.550.530.51.0.500.47UG(V)145 213215222223210M(N.m)0.3750.9180.8890.8710.8540.769通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及開環(huán)人為機(jī)械特性可知：當(dāng)Ug=Ue時負(fù)載在空載與額定值之間變化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大，此電動機(jī)表現(xiàn)的機(jī)械特性為硬特性。當(dāng)Ug=2/3Ue時，負(fù)載在空載與額定值之間變

28、化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化較之前變大，此時電動機(jī)表現(xiàn)的機(jī)械特性逐漸由硬特性變?yōu)檐浱匦?。?dāng)Ug=1/3Ue時，電動機(jī)無法轉(zhuǎn)動，此時電動機(jī)表現(xiàn)的機(jī)械特性為軟特性。實(shí)驗(yàn)五 異步電動機(jī)SPWM與電壓空間矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1通過實(shí)驗(yàn)掌握異步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理。2加深理解用單片機(jī)通過軟件生成SPWM波形的工作原理與特點(diǎn)。以及不同調(diào)制方式對系統(tǒng)性能的影響3熟悉電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）的工作原理與特點(diǎn)。4掌握異步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1連接有關(guān)線路，構(gòu)成一個實(shí)用的異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。2過壓保護(hù)、過流保護(hù)環(huán)節(jié)測試。3采用SPWM數(shù)字控制時，不同輸出頻率

29、、不同調(diào)制方式（同步、異步、混合調(diào)制）時的磁通分量、磁通軌跡、定子電流與電壓、IGBT兩端電壓波形測試。4采用電壓空間矢量控制時，不同輸出頻率、不同調(diào)制方式時的磁通分量、磁通軌跡、定子電流與電壓、IGBT兩端電壓波形測試。5低頻補(bǔ)償特性測試。三實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理變頻調(diào)速系統(tǒng)原理框圖如圖73所示。它由交-直-交電壓源型變頻器，16位單片機(jī)80C196MC所構(gòu)成的數(shù)字控制器，控制鍵盤與運(yùn)行指示、磁通測量與保護(hù)環(huán)節(jié)等部分組成。逆變器功率器件采用智能功率模塊IPM（Intel Ligent Power Modules），型號為PM10CSJ060（10A/600V）。IPM是一種由六個高速、低功耗

30、的IGBT，優(yōu)化的門極驅(qū)動和各種保護(hù)電路集成為一體的混合電路器件。由于采用了能連續(xù)監(jiān)測電流的有傳感功能的IGBT芯片，從而實(shí)現(xiàn)高效的過流和短路保護(hù)，同時IPM還集成了欠壓鎖定和過流保護(hù)電路。該器件的使用，使變頻系統(tǒng)硬件簡單緊湊，并提高了系統(tǒng)的可靠性。數(shù)字控制器采用Intel公司專為電機(jī)高速控制而設(shè)計(jì)的通用性16位單片機(jī)80C196MC。它由一個C196核心、一個三相波形發(fā)生器以及其它片內(nèi)外設(shè)構(gòu)成。其它片內(nèi)外設(shè)中包含有定時器、A/D轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制單元與事件處理陣列等。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中80C196MC的硬件資源分配如下：1P3、P4口：用于構(gòu)成外部程序存儲器的16 bit 數(shù)據(jù)和地址總線。2WG1W

31、G3和WG1WG3：用于輸出三相PWM波形，控制構(gòu)成逆變器的IPM。3EXTINT：用于過流、過壓保護(hù)。4通過接于A/D轉(zhuǎn)換器輸入端ACH2和ACH1設(shè)之輸入頻率和改變u/f（低頻補(bǔ)償）。5利用P0和P1口的P0.4P0.7和P1.0P1.3 ，外接按鈕開關(guān)，用于起動、停止、故障復(fù)位兩種調(diào)制方法，三種調(diào)制模式的選擇。6利用P2、P5、P6口的P2.4P2.7，P5.4與P6.6，P6.7，外接指示燈，用于指示系統(tǒng)所處狀態(tài)。7磁通觀測器用于電機(jī)氣隙磁通測量。其前半部分為3/2變換電路，將三相電壓VA、VB、VC從三相靜止坐標(biāo)系A(chǔ)、B、C變換到二相靜止坐標(biāo)系、上，成為V、V。電路的后半部分則分別對

32、V、V積分。在忽略定子漏磁和定子電阻壓降的前提下，兩個積分器的輸出分別是二相靜止坐標(biāo)系中電機(jī)氣隙磁通在、軸上的分量與；它們的波形形狀相似，相位差90°。將兩個積分的輸出分別接入示波器的X軸輸入和Y軸輸入，即可得到電機(jī)氣隙磁通的圓形軌跡。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1MCLI型電機(jī)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺2MCL09變頻調(diào)速系統(tǒng)組件3電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)4慢掃描示波器5雙蹤示波器五實(shí)驗(yàn)方法按圖74連接線路，經(jīng)檢查無誤后，合上電源，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)缺省設(shè)置為SPWM控制，同步調(diào)制方式，對應(yīng)指示燈亮。若指示燈與上述不符，可按復(fù)位按鈕，使系統(tǒng)處于上述缺省狀態(tài)，此時系統(tǒng)即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若系統(tǒng)采用SPWM控制并工作在同步調(diào)制方

33、式，即可按起動按鈕，電動機(jī)即可起動，起動后可調(diào)節(jié)頻率設(shè)定電位器，即可改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速。在電動機(jī)運(yùn)行中，如按了空間矢量、異步調(diào)制，混合調(diào)制等按鈕，系統(tǒng)將不會響應(yīng)，必須先按停止按鈕，使電動機(jī)停止運(yùn)行，才能轉(zhuǎn)到空間矢量控制以及其它調(diào)制方式。低頻補(bǔ)償電位器在電機(jī)運(yùn)行時，可按需要任意調(diào)節(jié)。系統(tǒng)出現(xiàn)故障停機(jī)時，可在拆除故障條件下，按故障復(fù)位按鈕，使紅色故障指示燈滅，系統(tǒng)即可按要求繼續(xù)運(yùn)行。1過壓與過流保護(hù)環(huán)節(jié)測試。（這時只需合上控制電源，主回路電源不加。）（1） 斷開過壓保護(hù)檢測線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時微機(jī)輸出驅(qū)動脈沖被封鎖，表示過壓保護(hù)環(huán)節(jié)工作正常。測試完畢后，按一下故障復(fù)位按鈕，故障指示燈滅。（2）

34、 斷開過流檢測線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時驅(qū)動脈沖被封鎖，表示過流保護(hù)環(huán)節(jié)工作正常。測試完畢后，按一下復(fù)位按鈕，故障指示燈滅。2采用SPWM控制，分別在輸出頻率為50Hz、30Hz條件下，測量與描繪不同調(diào)制方式時的電機(jī)氣隙磁通分量、電機(jī)氣隙磁通軌跡、定子電流、IGBT兩端波形（輸出U、V、W與N端之間）與定子端電壓等波形，以及觀察電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)與噪聲大小。（1） 同步調(diào)制：系統(tǒng)設(shè)定的載波比N=12。（2） 異步調(diào)制：系統(tǒng)設(shè)定的載波頻率ft=600Hz。（3） 混合調(diào)制：分三段執(zhí)行。第一段0Hz12.5Hz，載波比N1=100；第二段12.5 Hz25 Hz，載波比N2=80；第三段，25 Hz50 Hz，載波比N3=60。當(dāng)在低頻2Hz時，若電機(jī)無法轉(zhuǎn)動時，可調(diào)節(jié)低頻補(bǔ)償電位器（順時針旋轉(zhuǎn)時，低頻補(bǔ)償電壓增大），直到電動機(jī)能旋轉(zhuǎn)時止。3采用電壓空間矢量控制實(shí)驗(yàn)條件及觀察與描繪的波形同方法2。4低頻補(bǔ)償性能測試低頻時定子壓降的補(bǔ)償度可通過電位器連續(xù)調(diào)節(jié)，在輸出頻率為12Hz時，調(diào)節(jié)補(bǔ)償度直到電動機(jī)能均勻旋轉(zhuǎn)時止，同時觀察與記錄直流母線電流的變化。六實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析頻率（HZ）轉(zhuǎn)速（r/min）電流(A) 5014500.0854513010