電力拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、本科生實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)課程 電力拖動(dòng)與控制 學(xué)院名稱 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 劉偉 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 6c603 實(shí)驗(yàn)成績(jī) 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(cè)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(dòng)機(jī)機(jī)械特性的測(cè)試方法二實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖的測(cè)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(cè)試5直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)機(jī)械特性曲線的測(cè)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(dòng)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(tái)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(cè)速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01（或電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、MEL13組件，直流電動(dòng)機(jī)M03。7雙蹤示波器。五注意事項(xiàng)1直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前必須先加上勵(lì)磁2測(cè)取靜特性時(shí)，必須注意主電路電流不許超過(guò)直流電動(dòng)機(jī)的額定電流。3不允許突加給定信號(hào)Ug啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)4起動(dòng)電機(jī)時(shí)，需把負(fù)載電阻RP1阻值調(diào)到最大，以免帶負(fù)載起動(dòng)。5改變接線時(shí)，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(shí)使系統(tǒng)的給定為零。6雙蹤示波器的兩個(gè)探頭地線通過(guò)示波器外殼短接，故在使用時(shí)，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(cè)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(cè)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(cè)試在Ug=0的情況下，閉合交流側(cè)回路電源和電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源，電動(dòng)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)升速，當(dāng)n=1000轉(zhuǎn)/分左右時(shí)，用示波器測(cè)量

4、直流電動(dòng)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(gè)整流波頭，必須間隔相等，波形穩(wěn)定3.測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)特性1）控制特性改變Ug的大小，記錄直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓Ua和對(duì)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(jí)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(dòng)態(tài)波形的觀察用二蹤慢掃描示波器觀察動(dòng)態(tài)波形，用光線示波器記錄動(dòng)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(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；勵(lì)磁的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)最大電流的變化。這次實(shí)驗(yàn)使我對(duì)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(duì)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(dòng)態(tài)校正的需要來(lái)解決。對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動(dòng)態(tài)性能是抗擾性能。一般來(lái)說(shuō)，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動(dòng)態(tài)性能。在設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的時(shí)候采用工程設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)時(shí)，把實(shí)際系統(tǒng)校正或簡(jiǎn)化成典型系統(tǒng)

6、，利用現(xiàn)成的公式或簡(jiǎn)明的圖表來(lái)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，這樣設(shè)計(jì)過(guò)程就簡(jiǎn)單得多。設(shè)計(jì)過(guò)程第一步先解決動(dòng)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(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。這樣的設(shè)計(jì)方法規(guī)范化、簡(jiǎn)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(cè)試一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解電力電子及電氣傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(cè)定方法。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電阻R2測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電感L3測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)直流發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)組（或光電編碼器）的飛輪慣量GD24測(cè)定晶閘管直流調(diào)速

7、系統(tǒng)主電路電磁時(shí)間常數(shù)Td5測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM6測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM7測(cè)定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud = f (Uct)8測(cè)定測(cè)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(dòng)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(tái)主控制屏。2 MCL31組件3MCL33組件。4MEL03組件 5電機(jī)導(dǎo)軌

8、及測(cè)速發(fā)電機(jī)6直流電動(dòng)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(dòng)，可取平均讀數(shù)六實(shí)驗(yàn)方法1電樞回路電阻R的測(cè)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(cè)出晶閘管整流裝置的電源內(nèi)阻，可采用伏安比較法來(lái)測(cè)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(cè)系統(tǒng)的主電路，并調(diào)節(jié)電阻負(fù)載至最大。測(cè)試時(shí)電動(dòng)機(jī)不加勵(lì)磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。三相調(diào)壓器逆時(shí)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(shí)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(cè)得電抗器直流電阻RL2電樞回路電感L的測(cè)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(shí)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(cè)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(shí)，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(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)組的飛輪慣量GD2的測(cè)定。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為 式中 M

11、電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為N.m; ML ¾負(fù)載轉(zhuǎn)矩，空載時(shí)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(shí)所得曲線n= f (t)求得，其實(shí)驗(yàn)線路如圖2-3所示。電動(dòng)機(jī)M加額定勵(lì)磁。MCL-18的給定電位器RP1逆時(shí)針調(diào)到底，使Uct=0。三相調(diào)壓器逆時(shí)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(dòng)至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，測(cè)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(shí)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(gè)點(diǎn)（如1500r/min，1000r/min），測(cè)出相應(yīng)的MK和dn/dt，以求取GD2的平均值。4主電路電磁時(shí)間常數(shù)的測(cè)定采用電流波形法測(cè)定電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Td，電樞回路突加給定電壓時(shí)，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(shí)，有 MCL-18的給定電位器RP1逆時(shí)針調(diào)到底，使Uct=0。三相調(diào)壓器逆時(shí)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(lì)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(cè)量出當(dāng)電流上升至63.2%穩(wěn)定值時(shí)的時(shí)間，即為電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)Td。5電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM的測(cè)定將電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，使之空載運(yùn)行，改變電樞電壓Ud，測(cè)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(shí))CM的單位為N.m/A，可由Ce求出 CM=9.55Ce6系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM的測(cè)定 當(dāng)電樞突加給定電壓時(shí)，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(shí)，所經(jīng)過(guò)的時(shí)間即為拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。測(cè)試時(shí)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(shí)針調(diào)

14、到底，使Uct=0。三相調(diào)壓器逆時(shí)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(dòng)機(jī)M加額定勵(lì)磁。調(diào)節(jié)Uct，將電機(jī)空載起動(dòng)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(guò)渡過(guò)程曲線，即可由此確定機(jī)電時(shí)間常數(shù)。7測(cè)速發(fā)電機(jī)特性UTG=f(n)的測(cè)定七 實(shí)驗(yàn)總結(jié)圖2-1 電樞回路電阻R的測(cè)定 圖2-2 電樞回路電感L的測(cè)定圖2-3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2測(cè)定和系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm的測(cè)定圖2-4 主電路電磁時(shí)間常數(shù)的測(cè)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(cè)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(dòng)態(tài)特性測(cè)試。6H型PWM變換器不同控制方式時(shí)的性能測(cè)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(dòng)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(shí)環(huán)節(jié)，GD為MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)電路，F(xiàn)A為瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)流保護(hù)。脈寬調(diào)制器UPW采用美國(guó)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(jiǎn)單、可靠及使用方便靈活，大大簡(jiǎn)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(tái)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(cè)速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01（或電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、MEL13組件。7直流電動(dòng)機(jī)M03。8雙蹤示波器。五注意事項(xiàng)1直流電動(dòng)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(shí)，為了防止振蕩，可預(yù)先把ASR的RP3電位器逆時(shí)針旋到底，使調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)最小，同時(shí)，ASR的“5”、“6”端接入可調(diào)電容（預(yù)置7F）。3測(cè)取靜特性時(shí)，須注意主電路電流不許超過(guò)電機(jī)的額定值（1A）。4系統(tǒng)開環(huán)連接時(shí)，不允許突加給定信號(hào)Ug起動(dòng)電機(jī)。5起動(dòng)電機(jī)時(shí)，需把MEL-13的測(cè)功機(jī)加載旋鈕逆時(shí)針旋到底，以免帶負(fù)載起動(dòng)。6改變接線時(shí)，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(shí)使系統(tǒng)的給定為零。7雙蹤示波器的兩個(gè)探頭地線通過(guò)示波器外殼短接，故在使用時(shí)，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(shí)需要特別注意起動(dòng)限流電路的繼電器有否吸合，如該繼電器未吸合，進(jìn)行過(guò)流保護(hù)電路調(diào)試或進(jìn)行加負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，就會(huì)燒壞起動(dòng)限流電阻。六實(shí)驗(yàn)方法采用MCL10組件1SG3525性能測(cè)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(cè)試（1） 邏輯延時(shí)時(shí)間的測(cè)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(shí)時(shí)間。td=（2） 同一橋臂上下管子驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間測(cè)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(cè)量VVT1。GS和VVT2。GS以及VVT3。GS和VV

20、T4。GS的死區(qū)時(shí)間。注意，測(cè)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(shí)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(dòng)機(jī)M03，電機(jī)加上勵(lì)磁。S4開關(guān)扳向上，同時(shí)逆時(shí)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(gòu)的產(chǎn)品為MCL、，無(wú)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(cè)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(cè)

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(cè)取78個(gè)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(cè)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(shí)針旋到底，使放大倍數(shù)最??；（b）“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(shí)針旋到底，使放

24、大倍數(shù)最小；（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(dòng)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(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理。3了解繞線試異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)在調(diào)節(jié)定

25、子電壓調(diào)速似的機(jī)械特性。4通過(guò)測(cè)定系統(tǒng)的靜特性和動(dòng)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(cè)定繞線試異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性。2測(cè)定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。3.測(cè)定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀表1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(cè)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(cè)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(cè)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(guò)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(shí)負(fù)載在空載與額定值之間變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大，此電動(dòng)機(jī)表現(xiàn)的機(jī)械特性為硬特性。當(dāng)Ug=2/3Ue時(shí)，負(fù)載在空載與額定值之間變

28、化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化較之前變大，此時(shí)電動(dòng)機(jī)表現(xiàn)的機(jī)械特性逐漸由硬特性變?yōu)檐浱匦浴．?dāng)Ug=1/3Ue時(shí)，電動(dòng)機(jī)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)表現(xiàn)的機(jī)械特性為軟特性。實(shí)驗(yàn)五 異步電動(dòng)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(guò)實(shí)驗(yàn)掌握異步電動(dòng)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(guò)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(duì)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(dòng)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(gè)實(shí)用的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。2過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)測(cè)試。3采用SPWM數(shù)字控制時(shí)，不同輸出頻率

29、、不同調(diào)制方式（同步、異步、混合調(diào)制）時(shí)的磁通分量、磁通軌跡、定子電流與電壓、IGBT兩端電壓波形測(cè)試。4采用電壓空間矢量控制時(shí)，不同輸出頻率、不同調(diào)制方式時(shí)的磁通分量、磁通軌跡、定子電流與電壓、IGBT兩端電壓波形測(cè)試。5低頻補(bǔ)償特性測(cè)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(cè)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(hào)為PM10CSJ060（10A/600V）。IPM是一種由六個(gè)高速、低功耗

30、的IGBT，優(yōu)化的門極驅(qū)動(dòng)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(cè)電流的有傳感功能的IGBT芯片，從而實(shí)現(xiàn)高效的過(guò)流和短路保護(hù)，同時(shí)IPM還集成了欠壓鎖定和過(guò)流保護(hù)電路。該器件的使用，使變頻系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)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(gè)C196核心、一個(gè)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(shí)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(chǔ)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(guò)流、過(guò)壓保護(hù)。4通過(guò)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(dòng)、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(cè)器用于電機(jī)氣隙磁通測(cè)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(duì)

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(gè)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(gè)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(tái)2MCL09變頻調(diào)速系統(tǒng)組件3電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)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(wú)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(duì)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(shí)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(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)即可起動(dòng)，起動(dòng)后可調(diào)節(jié)頻率設(shè)定電位器，即可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在電動(dòng)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(huì)響應(yīng)，必須先按停止按鈕，使電動(dòng)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(shí)，可按需要任意調(diào)節(jié)。系統(tǒng)出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，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(guò)壓與過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)測(cè)試。（這時(shí)只需合上控制電源，主回路電源不加。）（1） 斷開過(guò)壓保護(hù)檢測(cè)線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時(shí)微機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)脈沖被封鎖，表示過(guò)壓保護(hù)環(huán)節(jié)工作正常。測(cè)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(guò)流檢測(cè)線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時(shí)驅(qū)動(dòng)脈沖被封鎖，表示過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)工作正常。測(cè)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(cè)量與描繪不同調(diào)制方式時(shí)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(shí)，若電機(jī)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可調(diào)節(jié)低頻補(bǔ)償電位器（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，低頻補(bǔ)償電壓增大），直到電動(dòng)機(jī)能旋轉(zhuǎn)時(shí)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(cè)試低頻時(shí)定子壓降的補(bǔ)償度可通過(guò)電位器連續(xù)調(diào)節(jié)，在輸出頻率為12Hz時(shí)，調(diào)節(jié)補(bǔ)償度直到電動(dòng)機(jī)能均勻旋轉(zhuǎn)時(shí)止，同時(shí)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