雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)實驗詳細

1、 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)一實驗目的1掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)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。4掌握雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速系統(tǒng)的調試步驟、方法及參數(shù)的整定。二實驗內容1PWM控制器SG3525性能測試。2控制單元調試。3系統(tǒng)開環(huán)調試。4系統(tǒng)閉環(huán)調試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。三實驗系統(tǒng)的組成和工作原理TAU-UiASRACRUPWDLDPWMFAGMTGM 圖11 雙閉環(huán)脈寬調速系統(tǒng)的原理圖在中小容量的直流傳動系統(tǒng)中，采用自

2、關斷器件的脈寬調速系統(tǒng)比相控系統(tǒng)具有更多的優(yōu)越性，因而日益得到廣泛應用。雙閉環(huán)脈寬調速系統(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IGBT所構成的H型結構形式，UPW為脈寬調制器，DLD為邏輯延時環(huán)節(jié)， FA為瞬時動作的過流保護。脈寬調制器UPW采用美國硅通用公司（Silicon General）的第二代產品SG3525，這是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強的單片集成PWM控制器。由于它簡單、可靠及使用方便靈活，大大簡化了脈寬調制器的設計及調試，故獲得廣泛使用。四實驗設備及儀器1NMCL系列教學實驗臺主控制屏。2NMCL18組件3NMCL31A組件4NMCL-22掛箱6M ME

3、L13組件。7直流電動機M03。8雙蹤示波器。五注意事項1直流電動機工作前，必須先加上直流激磁。2接入ASR構成轉速負反饋時，為了防止振蕩，可預先把ASR的RP3電位器逆時針旋到底，使調節(jié)器放大倍數(shù)最小，同時，ASR的“5”、“6”端接入可調電容（預置7F）。3測取靜特性時，須注意主電路電流不許超過電機的額定值（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。5起動電機時，需把MMEL-13的測功機加載旋鈕逆時針旋到底，以免帶負載起動。6改變接線時，必須先按下主控制屏總電源開關的“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

4、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實驗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，進行過流保護電路調試或進行加負載試驗時，就會燒壞起動限流電阻。9.系統(tǒng)整定要求滿足超調量小于5%，調節(jié)時間小于3秒。六實驗方法1SG3525及控制電路性能測試（1）調節(jié)UPW單元的RP電位器使輸出波形的占空比為二分之一，UPW的2端與DLD單元的1相連，按下S1開關，檢查G1E1，G2E2，G3E3，G4E2之間的波形是否正常2開環(huán)系統(tǒng)調試按圖5-19接線。斷開主電源，將三相調壓器的U、V、W接主電路的相應處，將主電路的1、3端相連，6、7端接入直流電動機M03的電樞及7

5、00mH的電感，電樞回路要串入NMCL31A上的指針式電流表。電機加上勵磁。22掛箱的地與G(給定)的地相連，G(給定)的輸出接到UPW的3端。（1）系統(tǒng)開環(huán)機械特性測定增大給定值，使電機轉速達1400r/min，調節(jié)測功機加載旋鈕，在空載至額定負載范圍內測取78個點，記錄相應的轉速n和轉矩M（或直流發(fā)電機電流id） n=1400r/minn(r/min)140013831311127712571191108310601028id(A)0.090.110.210.280.310.490.820.911.01M(N.m)0.080.120.260.350.410.661.131.241.39調節(jié)

6、給定值，使n=1000/min和n=500r/min，作同樣的記錄，可得到電機在中速和低速時的機械特性。n=1000r/minn(r/min)1000994910887852779737701654id(A)0.080.090.220.290.380.590.710.821.01M(N.m)0.0070.100.280.370.510.821.01.161.44n=500r/minn(r/min)503402470359295266230168id(A)0.080.240.130.340.550.650.781.00M(N.m)0.070.300.160.450.760.891.061.35斷

7、開主電源，給定開關撥向“負給定”，然后按照以上方法，測出系統(tǒng)的反向機械特性。（2）速度反饋系數(shù)的調試轉速計輸出“+”、“-”分別與NMCL31A上的FBS的“2”、“1”相連(注意此時速度反饋應接成負反饋)，G(給定)打到正給定，調節(jié)正給定值使電機轉速逐漸升高，并達到1400rmin，調節(jié)FBS的反饋電位器，使速度反饋電壓為2V。4閉環(huán)系統(tǒng)調試將ASR,ACR均接成PI調節(jié)器接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)。按圖片接線（“接線圖實驗一”）（1）速度調節(jié)器的調試（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，預置57F；（c）調節(jié)RP1、RP2使輸出

8、限幅為±2V。（2）電流調節(jié)器的調試（a）反饋電位器RP3逆時針旋到底，使放大倍數(shù)最??；（b）“5”、“6”端接入MEL11電容器，預置57F；（c）給定開關S2打向“給定”，S1開關扳向上，調節(jié)RP1電位器，使ACR輸出正飽和，調整ACR的正限幅電位器RP1，用示波器觀察UPW單元 “2”的脈沖，不可移出范圍。（占空比不能為1）S2開關打向“給定”，S1開關打向下至“負給定”，調節(jié)RP2電位器，使ACR輸出負飽和，調整ACR的負限幅電位器RP2，用示波器觀察 UPW單元“2”的脈沖，不可移出范圍。5系統(tǒng)動態(tài)波形的觀察用二蹤慢掃描示波器觀察動態(tài)波形，并記錄動態(tài)波形。在不同的調節(jié)器參數(shù)

9、下，觀察，記錄下列動態(tài)波形：（1） 突加給定起動時，電動機電樞電流波形和轉速波形，讀出超調量及調節(jié)時間（2） 系統(tǒng)穩(wěn)定運行時突加額定負載和突降負載時，電動機電樞電流波形和轉速波形，讀出動態(tài)速降及恢復時間 注：電動機電樞電流波形的觀察可通過ACR的第“1”端 轉速波形的觀察可通過ASR的第“1”端。6系統(tǒng)靜特性測試（1）機械特性n=f（Id）的測定S2開關打向“給定”，S1開關扳向上，調節(jié)RP1電位器，使電機空載轉速至1400 r/min，再調節(jié)測功機加載旋鈕，在空載至額定負載范圍內分別記錄78點，可測出系統(tǒng)正轉時的靜特性曲線n=f（Id）n(r/min)13961392139113861385

10、1377I(A)0.080.20.30.50.71S2開關打向“給定”，S1開關打向下至“負給定”，調節(jié)RP2電位器，使電機空載轉速至1400 r/min，再調節(jié)測功機加載旋鈕，在空載至額定負載范圍內分別記錄78點，可測出系統(tǒng)反轉時的靜特性曲線n=f（Id）n(r/min)-1404-1400-1397-1394-1390-1388I(A)0.080.20.40.60.80.98（2）閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定S2開關打向“給定”，S1開關扳向上，調節(jié)RP1電位器，記錄Ug和n，即可測出閉環(huán)控制特性n=f(Ug)。n(r/min)140412031067907757620Ug(V)2.8972.52.321.9131.5801.339七實驗報告1列出開環(huán)機械特性數(shù)據(jù), 畫出對應的曲線,并計算出S及開環(huán)系統(tǒng)調速范圍。2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算出電流反饋系數(shù)與速度反饋系數(shù)。3列出閉環(huán)機械特性數(shù)據(jù)，畫出對應的曲線，計算出S及閉環(huán)系統(tǒng)調速范圍，并與開環(huán)系統(tǒng)調速范圍相比較。4列出閉環(huán)控制特性n=f（ug）數(shù)據(jù)，并畫出對應的曲線。5畫出下列動態(tài)波形（1）突加給定時的電動機電樞電流和轉速波形，并在圖上標出超調量等參數(shù)。（2）突加與突減負載時的電動機電樞電流和轉速波形。八思考題1為了防止上、下橋臂的直通，有人把上、下橋臂驅動信號死區(qū)時間調得很大，這樣做行不行，為什么？ 答：不行，這樣有可