運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)?zāi)祥_大學(xué)

1、運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 直流部分實(shí)驗(yàn)一 不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究晶閘管直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在反饋控制下的工作。2研究直流調(diào)速系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器ASR的工作及其對系統(tǒng)靜特性的影響。3學(xué)習(xí)反饋控制系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)。二預(yù)習(xí)要求1了解速度調(diào)節(jié)器在比例工作與比例積分工作時(shí)的輸入輸出特性。2弄清不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。三實(shí)驗(yàn)線路及原理見圖1-7。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀表1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2NMCL01組件3NMCL33組件4NMEL03/4組件5NMCL18組件6電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量、直流發(fā)電機(jī)M017直流電動機(jī)M038雙蹤示波器（自備）9萬用表（自備）五注意事項(xiàng)1直

2、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(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測取靜特性時(shí)，須注意主電路電流不許超過電機(jī)的額定值（1A）。4三相主電源連線時(shí)需注意，不可換錯(cuò)相序。5系統(tǒng)開環(huán)連接時(shí)，不允許突加給定信號Ug起動電機(jī)。6改變接線時(shí)，必須先使系統(tǒng)的給定為零，同時(shí)按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色按鈕。7雙蹤示波器的兩個(gè)探頭地線通過示波器外殼短接，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)內(nèi)容1移相觸發(fā)電路的調(diào)試（主電路未通

3、電）（a）用示波器觀察NMCL33的雙脈沖觀察孔，應(yīng)有雙脈沖，且間隔均勻，幅值相同；觀察每個(gè)晶閘管的控制極、陰極電壓波形，應(yīng)有幅值為1V2V的雙脈沖。（b）觸發(fā)電路輸出脈沖應(yīng)在3090范圍內(nèi)可調(diào)?？赏ㄟ^對偏移電壓調(diào)節(jié)單位器及ASR輸出電壓的調(diào)整實(shí)現(xiàn)。例如：使ASR輸出為0V，調(diào)節(jié)偏移電壓，實(shí)現(xiàn)=90；再保持偏移電壓不變，調(diào)節(jié)ASR的限幅電位器RP1，使=30。2求取調(diào)速系統(tǒng)在無轉(zhuǎn)速負(fù)反饋時(shí)的開環(huán)工作機(jī)械特性。a斷開ASR的“3”至Uct的連接線，G（給定）直接加至Uct，且Ug調(diào)至零，直流電機(jī)勵(lì)磁電源開關(guān)閉合。b合上主控制屏的綠色按鈕開關(guān)。c調(diào)節(jié)給定電壓Ug，使直流電機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1000轉(zhuǎn)

4、/分，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻（可采用NMEL-03/4中R2的兩只電阻并聯(lián)），在空載至額定負(fù)載的范圍內(nèi)測取78點(diǎn)，讀取整流裝置輸出電壓Ud，輸出電流id以及被測電動機(jī)轉(zhuǎn)速n。id（A）Ud（V）n（r/min）3帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差工作的系統(tǒng)靜特性a斷開G（給定）和Uct的連接線，ASR的輸出接至Uct，把ASR的“5”、“6”點(diǎn)短接。b合上主控制屏的綠色按鈕開關(guān)。c調(diào)節(jié)給定電壓Ug至2V，調(diào)整轉(zhuǎn)速變換器RP電位器，使被測電動機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1000轉(zhuǎn)/分，調(diào)節(jié)ASR的調(diào)節(jié)電容以及反饋電位器RP3，使電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻，在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)測取78點(diǎn)，讀取Ud、id、n。id

5、（A）Ud（V）n（r/min）4測取調(diào)速系統(tǒng)在帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋時(shí)的無靜差閉環(huán)工作的靜特性a斷開ASR的“5”、“6”短接線，“5”、“6”端接可調(diào)電容，可預(yù)置7F，使ASR成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器。b調(diào)節(jié)給定電壓Ug，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分。在額定至空載范圍內(nèi)測取78個(gè)點(diǎn)。id（A）Ud（V）n（r/min）七實(shí)驗(yàn)報(bào)告繪制實(shí)驗(yàn)所得靜特性，并進(jìn)行分析、比較。實(shí)驗(yàn)二 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)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)。

6、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(shí)的性能測試。三實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和工作原理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，因而日益得到廣泛應(yīng)用。雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖110所示。圖中可逆PWM變換器主電路系采用IGBT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)動電路，F(xiàn)A為瞬時(shí)動作的過流保護(hù)。脈寬調(diào)制器UPW采用美國硅通用公司（Si

7、licon 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1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2NMCL01組件3NMCL22組件4NMEL03/4組件5NMCL18組件6電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)（或光電編碼器）、直流發(fā)電機(jī)M017直流電動機(jī)M038雙蹤示波器（自備）9萬用表（自備）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(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”、“

8、6”端接入可調(diào)電容（預(yù)置7F）。3測取靜特性時(shí)，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(shí)，不允許突加給定信號Ug起動電機(jī)。5改變接線時(shí)，必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色按鈕，同時(shí)使系統(tǒng)的給定為零。6雙蹤示波器的兩個(gè)探頭地線通過示波器外殼短接，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。7實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)，就會燒壞起動限流電阻。六實(shí)驗(yàn)方法1SG3525性能測試：按下S1琴鍵開關(guān)，（1）用示波器觀察UPW的“1”端的電壓波形，記錄波形的周期、幅度。

9、（2）用示波器觀察UPW的“2”端的電壓波形，調(diào)節(jié)UPW的RP電位器，使方波的占空比為50%。（3）用導(dǎo)線將NMCL-31的“G”的“1”和“UPW”的“3”相連，分別調(diào)節(jié)正負(fù)給定，記錄“2”端輸出波形的最大占空比和最小占空比。2控制電路的測試（1）邏輯延時(shí)時(shí)間的測試在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別將正、負(fù)給定均調(diào)到零，連接UPW的“2”端和DLD的“1”端，用示波器觀察“DLD”的“1”和“2”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)動信號列區(qū)時(shí)間測試分別將“隔離驅(qū)動”的G和主回路的G相連，用雙蹤示波器分別測量VVT1.GS和VVT2.GS以及VVT3.GS和VVT4.GS的列區(qū)

10、時(shí)間：tdVT1.VT2=tdVT3.VT4=3開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試主回路按圖110a接線，控制回路可參考圖110b，但調(diào)節(jié)器不接，控制回路直接將NMCL-31的給定接至NMCL-22的UPW“3”端，并將UPW“2”端和DLD“1”端相連，驅(qū)動電路的G1、G2、G3、G4相連。（1）電流反饋系數(shù)的調(diào)試a將正、負(fù)給定均調(diào)到零，合上主控制屏電源開關(guān)，接通直流電機(jī)勵(lì)磁電源。b調(diào)節(jié)正給定，電機(jī)開始起動直至達(dá)1500r/minc給電動機(jī)拖加負(fù)載，即逐漸減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻，直至電動機(jī)的電樞電流為1A。d調(diào)節(jié)“FBA”的電流反饋電位器，用萬用表測量“9”端電壓達(dá)2V左右。（2）速度反饋系數(shù)的調(diào)試 在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)

11、上，再次調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的1400r/min，調(diào)節(jié)NMCL-31的“FBS”電位器，使速度反饋電壓為5V左右。（3）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(gè)點(diǎn)，記錄相應(yīng)的轉(zhuǎn)速n和直流電動機(jī)電流id。 n=1400r/minn(r/min)id(A)調(diào)節(jié)給定，使n=1000/min和n=500r/min，作同樣的記錄，可得到電機(jī)在中速和低速時(shí)的機(jī)械特性。n=1000r/minn(r/min)id(A)M(N.m)n=500r/minn(r/min)id(A)M(N.m)斷開主電源，NMCL-31的S1

12、開關(guān)撥向“負(fù)給定”，然后按照以上方法，測出系統(tǒng)的反向機(jī)械特性。4閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試控制回路可按圖110b接線，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)。（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)最小；（b）“5”、“6”端接入可調(diào)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，使放大倍數(shù)最??；（b）“5”、“6”端接入可調(diào)電容器，預(yù)置57F；（c）NMCL-31的S2開關(guān)打向“給定”，S1開關(guān)扳向上，調(diào)整NMCL-31的RP1電位器，使ACR輸出正飽和，調(diào)整ACR的正限幅電位器RP

13、1，用示波器觀察NMCL-22的DLD “2”的脈沖，不可移出范圍。S1開關(guān)打向下至“負(fù)給定”， 調(diào)整NMCL-31的RP2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NMCL-10A的DLD “2”的脈沖，不可移出范圍。5系統(tǒng)靜特性測試（1）機(jī)械特性n=f（Id）的測定NMCL-31的S2開關(guān)打向“給定”，S1開關(guān)扳向上，逆時(shí)針調(diào)整NMCL-31的RP1電位器到底。合上主電路電源，逐漸增加給定電壓Ug，使電機(jī)起動、升速，調(diào)節(jié)Ug使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1500r/min，再調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻RG，改變負(fù)載，在直流電機(jī)空載至額定負(fù)載范圍，測取78點(diǎn)，讀取電機(jī)轉(zhuǎn)速n

14、，電機(jī)電樞電流Id，可測出系統(tǒng)正轉(zhuǎn)時(shí)的靜特性曲線n=f（Id）。n(r/min)I(A)斷開主電源，S1開關(guān)打向下至“負(fù)給定”，逆時(shí)針調(diào)整NMCL-31的RP2電位器到底。合上主電路電源，逐漸增加給定電壓Ug，使電機(jī)起動、升速，調(diào)節(jié)Ug使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1500r/min，再調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻RG，改變負(fù)載，在直流電機(jī)空載至額定負(fù)載范圍，測取78點(diǎn)，讀取電機(jī)轉(zhuǎn)速n，電機(jī)電樞電流Id，可測出系統(tǒng)反轉(zhuǎn)時(shí)的靜特性曲線n=f（Id）。n(r/min)I(A)（2）閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定S1開關(guān)扳向上，調(diào)節(jié)NMCL-31給定電位器RP1，記錄給定輸出Ug和電動機(jī)轉(zhuǎn)速n，即可測出閉環(huán)控制

15、特性n=f(Ug)。n(r/min)Ug(V)七實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 記錄SG3525的各項(xiàng)性能參數(shù)，包括UPW1端電壓波形、周期、幅度，邏輯延時(shí)時(shí)間，同一橋臂驅(qū)動信號死區(qū)時(shí)間。2. 記錄開環(huán)機(jī)械特性數(shù)據(jù), 畫出對應(yīng)的曲線。3. 記錄閉環(huán)機(jī)械特性數(shù)據(jù)，畫出對應(yīng)的曲線，并與開環(huán)系統(tǒng)調(diào)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(yīng)的曲線。補(bǔ)充注意事項(xiàng)：1. 所有NMCL-31換成NMCL-012. 圖1-10a中M電動機(jī)的A1-A2之間串聯(lián)電流表3. 圖1-10b中TG反接；ASR的4端接ACR的8端。4. 開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試（1）中C的電樞電流為0.6A；d的“9”端就是Ufi5. 閉環(huán)系

16、統(tǒng)調(diào)試（1）中（C）限幅+2.5V6. 系統(tǒng)靜特性測試（1）中N0=1000r/min實(shí)驗(yàn)三 雙閉環(huán)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)的原理及組成。 3了解繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)在調(diào)節(jié)定子電壓調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性。4通過測定系統(tǒng)的靜特性和動態(tài)特性進(jìn)一步理解交流調(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測定繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)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。三實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理雙閉環(huán)三相異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的主電路為三相晶閘管交流調(diào)壓器及三相繞線式異步電動機(jī)（轉(zhuǎn)子回路

17、串電阻）?？刂葡到y(tǒng)由電流調(diào)節(jié)器(ACR)，速度調(diào)節(jié)器(ASR)，電流變換器(FBC)，速度變換器(FBS)，觸發(fā)器(GT)，一組橋脈沖放大器等組成。其系統(tǒng)原理圖如圖2-1所示。整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)采用了速度，電流兩個(gè)反饋控制環(huán)。這里的速度環(huán)作用基本上與直流調(diào)速系統(tǒng)相同而電流環(huán)的作用則有所不同。在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電流環(huán)對電網(wǎng)振動仍有較大的抗擾作用，但在起動過程中電流環(huán)僅起限制最大電流的作用，不會出現(xiàn)最佳起動的恒流特性，也不可能是恒轉(zhuǎn)矩起動。異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用雙閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)靜差率較小，且比較容易實(shí)現(xiàn)正，反轉(zhuǎn)，反接和能耗制動。但在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下不能長時(shí)間低速運(yùn)行，因低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)

18、子電阻中，使轉(zhuǎn)子過熱。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2NMCL31組件3NMCL33組件4NMEL03/4組件5NMCL18組件6NMEL09組件7電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量、直流發(fā)電機(jī)M038線繞電動機(jī)M099雙蹤示波器（自備）10萬用表（自備）五注意事項(xiàng)1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）。2測取靜特性時(shí)，須注意電流不許超過電機(jī)的額定值（0.55A）。3三相主電源連線時(shí)需注意，不可換錯(cuò)相序。4系統(tǒng)開環(huán)連接時(shí)，不允許突加給定信號Ug起動電機(jī)。5改變接線時(shí)，

19、必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色按鈕，同時(shí)使系統(tǒng)的給定為零。6雙蹤示波器的兩個(gè)探頭地線通過示波器外殼短接，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。7低速實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間應(yīng)盡量短，以免電阻器過熱引起串接電阻數(shù)值的變化。8繞線式異步電動機(jī)：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，nN=1350，MN=0.68，Y接。六實(shí)驗(yàn)方法1移相觸發(fā)電路的調(diào)試（主電路未通電）（a）用示波器觀察NMCL33的雙脈沖觀察孔，應(yīng)有雙窄脈沖，且間隔均勻，幅值相同； （b）將面板上的Ublf端接地，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub,使Uct=0時(shí)，a接近1500。將正組觸發(fā)脈沖的六

20、個(gè)鍵開關(guān)“接通”，觀察正橋晶閘管的觸發(fā)脈沖是否正常（應(yīng)有幅值為1V2V的雙脈沖）。（c）觸發(fā)電路輸出脈沖應(yīng)在3090范圍內(nèi)可調(diào)?？赏ㄟ^對偏移電壓調(diào)節(jié)電位器及ASR輸出電壓的調(diào)整實(shí)現(xiàn)。例如：使ASR輸出為0V，調(diào)節(jié)偏移電壓，實(shí)現(xiàn)=90；再保持偏移電壓不變，調(diào)節(jié)ASR的限幅電位器RP1，使=30。2控制單元調(diào)試按直流調(diào)速系統(tǒng)方法調(diào)試各單元3求取調(diào)速系統(tǒng)在無轉(zhuǎn)速負(fù)反饋時(shí)的開環(huán)工作機(jī)械特性。a斷開NMCL18的ASR的“3”至NMCL-33的Uct的連接線，NMCL-31的G（給定）的Ug端直接加至Uct，且Ug調(diào)至零。直流電機(jī)勵(lì)磁電源開關(guān)閉合。電機(jī)轉(zhuǎn)子回路短接。b合上主控制屏的綠色按鈕開關(guān)，使Uuv

21、、Uvw、Uwu=230V。c調(diào)節(jié)給定電壓Ug，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1300轉(zhuǎn)/分，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻，在空載至一定負(fù)載的范圍內(nèi)測取6點(diǎn)，讀取直流發(fā)電機(jī)輸出電壓Ud，輸出電流id以及被測電動機(jī)轉(zhuǎn)速n。并計(jì)算三相異步電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。n(r/min)IG(A)UG(V)M(N.m)注：采用直流發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算 式中 ：M三相異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；IG直流發(fā)電機(jī)電流；UG直流發(fā)電機(jī)電壓；RS直流發(fā)電機(jī)電樞電阻（用萬用表測量）；P0機(jī)組空載損耗。不同轉(zhuǎn)速下取不同數(shù)值：n=1500r/min，Po=13.5W；n=1000r/min，Po=10W；n=500r/min，Po=6W。4系統(tǒng)調(diào)試

22、（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”端接入可調(diào)電容器，預(yù)置57F；（c）測ASR“3”與地的電壓，正給定調(diào)節(jié)RP2，使電壓為5v；負(fù)給定調(diào)節(jié)RP1，使電壓為5v。（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，使放大倍數(shù)最?。唬╞）“5”、“6”端接入可調(diào)電容器，預(yù)置57F；（c）測ACR“7”與地的電壓，正給定調(diào)節(jié)RP1，使電壓為5v；負(fù)給定調(diào)節(jié)RP2，使電壓為5v。（3）將系統(tǒng)接成雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，漸加給定Ug至+5V, 調(diào)節(jié)FBS的反饋電位器，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1300轉(zhuǎn)/分，觀察電機(jī)運(yùn)行是否正常。5系統(tǒng)閉環(huán)特性的測

23、定調(diào)節(jié)Ug，使轉(zhuǎn)速至n =1300r/min，從空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)IG(A)UG(V)M(N.m)七實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出開環(huán)時(shí)，電機(jī)機(jī)械特性。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出閉環(huán)系統(tǒng)特性。 補(bǔ)充注意事項(xiàng)：1、 轉(zhuǎn)速計(jì)的正負(fù)端與FBS的1,2端要反接。2、 圖2-1中，轉(zhuǎn)子直接短接即可。3、 M03電機(jī)A1和A2兩端并直流電壓表。實(shí)驗(yàn)四 空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的開環(huán)VVVF調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?理解電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）控制的基本原理。二、 熟悉SVPWM調(diào)速系統(tǒng)中直流回路、逆變橋器件和控制電路之間的連接。三、 了解SV

24、PWM變頻器運(yùn)行參數(shù)和特性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：一、在不同調(diào)制方式下，觀測不同調(diào)制方式與相關(guān)參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響，并作比較研究：1.在同步調(diào)制方式時(shí)，在不同的速度下，觀測載波比變化對定子磁通軌跡的影響；2.在異步調(diào)制方式時(shí)，在不同的速度下，觀測載波比變化對定子磁通軌跡的影響；3.在分段同步調(diào)制時(shí)，在不同的速度下，觀測載波比變化對定子磁通軌跡的影響；二、觀測并記錄啟動時(shí)電機(jī)定子電流和電機(jī)速度波形與；三、觀測并記錄突加與突減負(fù)載時(shí)的電機(jī)定子電流和電機(jī)速度波形與四、觀測低頻補(bǔ)償程度改變對系統(tǒng)性能的影響實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. NMCL13B電機(jī)研究型變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺及其相關(guān)組件2. 異步電動機(jī)M04，他勵(lì)直流發(fā)電

25、機(jī)M033. 直流電機(jī)勵(lì)磁電源、電阻負(fù)載等相關(guān)掛箱4. 萬用表、示波器等實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)用三相平衡的正弦電壓向交流電動機(jī)供電時(shí)，電動機(jī)的定子磁鏈空間矢量幅值恒定，并以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶康倪\(yùn)動軌跡形成圓形的空間旋轉(zhuǎn)矢量（磁鏈圓）。SVPWM就是著眼于使形成的磁鏈軌跡跟蹤由理想三相平衡正弦波電壓源供電時(shí)所形成的基準(zhǔn)磁鏈圓，使逆變電路能向交流電動機(jī)提供可變頻電源，實(shí)現(xiàn)交流電動機(jī)的變頻調(diào)速。現(xiàn)在以實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中用的電壓源型逆變器為例說明SVPWM的工作原理。三相逆變器由直流電源和6個(gè)開關(guān)元件( MOSFET) 組成。圖1是電壓源型逆變器的示意圖。圖1 電壓源型逆變器示意圖對于每個(gè)橋臂而言，它的上下開關(guān)元件不能同

26、時(shí)打開，否則會因短路而燒毀元器件。其中A、B、C代表3 個(gè)橋臂的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)上橋臂開關(guān)元件為開而下橋臂開關(guān)元件為關(guān)時(shí)定義其狀態(tài)為1 ,當(dāng)下橋臂開關(guān)元件為開而上橋臂開關(guān)元件為關(guān)時(shí)定義其狀態(tài)為0。這樣A 、B、C有000 、001 、010 、011 、100 、101 、110 、111共 8種狀態(tài)。逆變器每種開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)不同的電壓矢量，根據(jù)相位角不同分別命名為U0（000）、U1（100）、U2（110）、U3（010）、U4（011）、U5（001）、U6（101）、U7（111）如圖2所示。圖2 基本電壓空間矢量其中U0（000）和U7（111）稱為零矢量，位于坐標(biāo)的原點(diǎn)，其他的稱為非零矢

27、量，它們幅值相等，相鄰的矢量之間相隔60。如果按照一定順序選擇這六個(gè)非零矢量的電壓空間矢量進(jìn)行輸出，會形成正六邊形的定子磁鏈，距離要求的圓形磁鏈還有很大差距，只有選擇更多的非零矢量才會使磁鏈更接近圓形。SVPWM的關(guān)鍵在于用8個(gè)基本電壓空間矢量的不同時(shí)間組合來逼近所給定的參考空間電壓矢量。在圖3中對于給定的輸出電壓U，用它所在扇區(qū)的一對相鄰基本電壓和來等效。此外當(dāng)逆變器單獨(dú)輸出零矢量時(shí)，電動機(jī)的定子磁鏈?zhǔn)噶渴遣粍拥?。根?jù)這個(gè)特點(diǎn)，可以在載波周期內(nèi)插入零矢量，調(diào)整角頻率，從而達(dá)到變頻目的。圖3 電壓空間的線性組合根據(jù)正弦定理可以得到：又有得到式中為載波周期； 的幅值可以由曲線確定；和的幅值相同且

28、恒為直流母線電壓；可以由輸出正弦電壓角頻率和的乘積確定。因此，當(dāng)已知兩相鄰的基本電壓空間矢量和后，就可以根據(jù)上式確定、。系統(tǒng)的參數(shù)（1） 交流電源為標(biāo)準(zhǔn)工頻電源，故電源運(yùn)行頻率設(shè)定f可在150HZ的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。（2） 調(diào)制方式同步調(diào)制：載波比可以在30-500連續(xù)可調(diào)。異步調(diào)制（默認(rèn)調(diào)制方式）：載波頻率可以在1500-4000Hz連續(xù)可調(diào)；分段同步調(diào)制：當(dāng)運(yùn)行頻率1Hzf25Hz時(shí)，系統(tǒng)以異步方式運(yùn)行；當(dāng)運(yùn)行頻率f 25Hz時(shí)，系統(tǒng)以同步方式運(yùn)行。 (3)V/f曲線三條V/f曲線可供選擇，以滿足不同的低頻電壓補(bǔ)償要求1無低頻補(bǔ)償；2當(dāng)運(yùn)行頻率1Hzf5Hz時(shí)，補(bǔ)償電壓為21.5V；3當(dāng)運(yùn)行

29、頻率1Hzf10Hz時(shí)，補(bǔ)償電壓為43V；（4）電流校正在-500到500連續(xù)可調(diào)。（電流校正主要是補(bǔ)償電流信號采集系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移）實(shí)驗(yàn)步驟：1. 按照圖a連接硬件電路。檢查無誤后，給系統(tǒng)驅(qū)動部分供電。圖a 異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖2. 運(yùn)行上位機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟件，如圖1-4，觀察右下角軟件狀態(tài)指示燈狀態(tài)，若為紅色，請重啟軟件；若為綠色，選擇“感應(yīng)電動機(jī)開環(huán)VVVF調(diào)速實(shí)驗(yàn)”。此時(shí)彈出面板為開環(huán)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)面板（四個(gè)虛擬示波器從左到右，從上到下依次顯示的是三相調(diào)制波、實(shí)際轉(zhuǎn)速、線電流、模擬定子磁通軌跡）。系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)為異步調(diào)制方式；載波頻率f3000Hz；系統(tǒng)電源頻率f設(shè)定為f30Hz。由于D

30、SP內(nèi)程序未運(yùn)行，USB接口無數(shù)據(jù)，故界面中各虛擬示波器波形中為無規(guī)則波形，如圖1-5。3. 保持上位機(jī)的“運(yùn)行”狀態(tài)，在下位機(jī)DSP中加載開環(huán)SVPWM變頻調(diào)速程序，加載完成后可從上位機(jī)前面板上看到虛擬示波器中有三路規(guī)則正弦調(diào)制波，如圖1-6所示。將示波器探針連接至SPWM輸出引出端口，觀測端口是否有脈沖輸出（如果示波器性能滿足要求，可以看到脈沖頻率f3000Hz），并且兩兩比較觀測面板上1-2，3-4，5-6，觀察其相位是否相反，死區(qū)是否存在。4. 改變“電流校正”輸入框中的校正值，使“ABC三相電流采樣值曲線圖”中三條電流曲線均值到零值。電流采樣校正前后的上位機(jī)界面如圖1-7、1-8所示

31、。5. 完成上述系統(tǒng)初始化檢測及校正后，即可進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。（此時(shí)用手旋轉(zhuǎn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子，可在上位機(jī)轉(zhuǎn)速顯示圖中觀測到小幅曲線，轉(zhuǎn)速指示轉(zhuǎn)盤觀察到指針擺動）6. 接通電源，使電機(jī)在默認(rèn)設(shè)定參數(shù)下運(yùn)行起來。(一) 選擇異步調(diào)制方式，在不同的速度下，觀測載波比變化對定子磁通軌跡的影響；a. 在“載波頻率”輸入框中輸入載波頻率，在“頻率設(shè)置”調(diào)節(jié)條中設(shè)置預(yù)設(shè)值（1-50Hz的整數(shù)），從上位機(jī)中觀測定子磁通曲線。 b. 上位機(jī)界面中保持“頻率設(shè)置”值不變，更改“載波頻率”的值（注意載波頻率的變化范圍，給定載波頻率需要在1.5K-4KHz范圍），重新觀測新的載波比下的定子磁通軌跡。通過對比前后磁通軌跡曲線，研

32、究載波比變化對定子磁通軌跡的影響。c. 在不同的“頻率設(shè)置下”重復(fù)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。(二) 在同步調(diào)制時(shí)，在不同的速度下，觀測載波比變化對定子磁通軌跡的影響；點(diǎn)擊上位機(jī)中“電機(jī)運(yùn)行”按鈕切換到“電機(jī)停止”狀態(tài)，使電機(jī)停止運(yùn)行。在“調(diào)制方式選擇”面板中選擇“同步調(diào)制方式”，設(shè)定載波比和電源頻率。，完成后上述給定后再切換回“電機(jī)運(yùn)行”狀態(tài)，使電機(jī)按照給定狀態(tài)運(yùn)行。選定不同的“頻率設(shè)置”改變不同頻率下的載波比，觀察其對定子磁通軌跡和轉(zhuǎn)速的影響（注意載波頻率的變化范圍）。在給定頻率較低，并且載波比給定較小的情況下，電機(jī)會出現(xiàn)停轉(zhuǎn)(三) 當(dāng)分段同步調(diào)制時(shí)，在不同的速度下，觀測載波比變化對定子磁通軌跡的影響；按照（二）中步驟修改調(diào)制方式為“分段同步調(diào)制”。此時(shí)系統(tǒng)設(shè)定為1Hzf25Hz，為低