電力拖動自動控制系統(tǒng)實驗報告

.-.-.可修編.可修編.-電力拖動自動掌握系統(tǒng)試驗報告試驗一雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)一，試驗?zāi)康模喊盐针p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。生疏直流PWM專用集成電路SG3525的組成、功能與工作原理。把握雙閉環(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)整定。二，試驗內(nèi)容：PWM掌握器SG3525的性能測試。掌握單元調(diào)試。測定開環(huán)和閉環(huán)機械特性n=f(Id)。閉環(huán)掌握特性n=f(Ug)的測定。三．試驗系統(tǒng)的組成和工作原理GMGMU*0＋U*0ASR＋ACRUPWDLDGDPWMU-UiFATAMTG圖6—10 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理圖性，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 6—10所示。圖中可逆 PWM變換器主電路系承受MOSFET所構(gòu)成的H型構(gòu)造形式，UPW為脈寬調(diào)制器，DLD為規(guī)律延時環(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。脈寬調(diào)制器UPW承受美國硅通用公司〔Silicon General〕的其次代產(chǎn)品SG3525，這是一種性能優(yōu)良功能全通用性強的單片集成PWM掌握器由于它簡潔牢靠及使用便利敏捷，大大簡化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計及調(diào)試，故獲得廣泛使用。四．試驗設(shè)備及儀器MCL系列教學(xué)試驗臺主掌握屏?！?8組件〔適合31組件〔適合—Ⅲ。MCL—10組件或MCL—10A組件。MEL-11MEL—03三相可調(diào)電阻〔或自配滑線變阻器。電機導(dǎo)軌及測速發(fā)電機、直流發(fā)電機M01〔或電機導(dǎo)軌及測功機、MEL—13組件。直流電動機M03。雙蹤示波器。五．留意事項直流電動機工作前，必需先加上直流激磁。接入ASR構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反響時，為了防止振蕩，可預(yù)先把ASR的RP3電位器逆時針旋到R的“”端接入可調(diào)電容〔預(yù)置7F。3．測取靜特性時，須留意主電路電流不許超過電機的額定值1A。系統(tǒng)開環(huán)連接時，不允許突加給定信號Ug

起動電機。起動電機時，需把MEL-13的測功機加載旋鈕逆時針旋到底，以免帶負(fù)載起動。轉(zhuǎn)變接線時，必需先按下主掌握屏總電源開關(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，必需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．試驗時需要特別留意起動限流電路的繼電器有否吸合，如該繼電器未吸合，進展過流保護電路調(diào)試或進展加負(fù)載試驗時，就會燒壞起動限流電阻。六．試驗方法承受MCL—10組件1．SG3525性能測試527“3232面板右下角的電源開關(guān)。25〔需記錄S1開關(guān)撥向“通”和“斷”兩種狀況〕S5開關(guān)打向“OV”, 用示波器觀看“30”端電壓波形，調(diào)整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)整RP3、RP4，記錄“30”端輸出波形的最大占空比和最小占空〔S2打向“通”和“斷”兩種狀況〕掌握電路的測試規(guī)律延時時間的測試50V33”34”t=d同一橋臂上下管子驅(qū)動信號死區(qū)時間測試8“1111“11511“1”1VVT1。GS

和V

以及V

和V

的死區(qū)時間。t =d.VT1.VT2t =d.VT3.VT4留意，測試完畢后，需拆掉“7”和“8”以及“10”和“11”的連線。開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試速度反響系數(shù)的調(diào)試9“1機M03，電機加上勵磁。S4開關(guān)扳向上，同時逆時針調(diào)整RP3電位器到底，合上主電源，調(diào)整溝通電壓輸出至220V左右。調(diào)整RP3電位器使電機轉(zhuǎn)速漸漸上升，并到達(dá)1400r／min，調(diào)整FBS的反響電位器RP2V。注：如您選購的產(chǎn)品為MCL—Ⅲ、Ⅴ，無三相調(diào)壓器，直接合上主電源。以下均同。系統(tǒng)開環(huán)機械特性測定參照速度反響系數(shù)調(diào)試的方法，使電機轉(zhuǎn)速達(dá)1400r/min，轉(zhuǎn)變測功機加載旋鈕〔或直流發(fā)電機負(fù)載電阻Rd，在空載至額定負(fù)載X圍內(nèi)測取—8個點，記錄相應(yīng)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩M〔或直流發(fā)電機電流id〕SG3525性能測試測試示波器觀看25端電壓波形，開通時，T=105.5us，V=2.22v；關(guān)斷時，T=52.5us，V=2.22v。S5開關(guān)打向給定，30端輸出波形，開通時，最大占空比0.5，最小0；關(guān)斷時最大0.618小0。掌握電路測試規(guī)律延時時間td=2.9us，VT1\VT2死區(qū)時間2.9us，VT3\VT4死區(qū)時間2.9us。開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)開環(huán)機械特性測定正給定n〔r/min〕140012841235119511541105Id(A)0.210.410.560.700.850.99n〔r/min〕800713767642618575Id(A)負(fù)給定n〔r/min〕0.25-14000.41-13570.57-13500.72-1337-13060.82-12740.99Id(A)0.680.500.350.220.120.02n〔r/min〕-800-767-758-724-702-684Id(A)0.730.540.360.250.120.02閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試將ASR,ACR均接成PI調(diào)整器接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不行逆系統(tǒng)。按圖6—11速度調(diào)整器的調(diào)試反響電位器RP3逆時針旋到底，使放大倍數(shù)最??；56”端接入—11電容器，預(yù)置5～μF；調(diào)整RP1、RP2使輸出限幅為±2V。電流調(diào)整器的調(diào)試反響電位器RP3逆時針旋到底，使放大倍數(shù)最?。?6”端接入—11電容器，預(yù)置5～μF；54開關(guān)扳向上，調(diào)整0的3電位器，使R輸出正飽和，調(diào)整ACR的正限幅電位器RP1，用示波器觀看“30”的脈沖，不行移出X圍。540的4輸出負(fù)飽和，調(diào)整ACR的負(fù)限幅電位器RP2，用示波器觀看“30”的脈沖，不行移出X圍。4. 系統(tǒng)靜特性測試,機械特性正給定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)掌握特性正給定n〔r/min〕14001156943719524195Ug〔v〕負(fù)給定4.864.043.312.541.860.74n〔r/min〕-1400-1130-949-724-542-286Id(A)-4.73-3.80-3.18-2.41-1,79-0.91思考題為了防墜上下橋臂直通，有人把上下橋臂驅(qū)動信號死區(qū)時間調(diào)的很大，這樣做行不行，為什么？你認(rèn)為死區(qū)時間長短由哪些參數(shù)打算？關(guān)斷時間以及對輸出波形要求有關(guān)優(yōu)點。答：1.功率因素高，諧波污染小；2.主電路構(gòu)造簡潔；3開關(guān)頻率高，頻帶寬，響應(yīng)速度和穩(wěn)速精度好，電樞電流簡潔連續(xù)；4調(diào)速X.可修編.可修編.-. -試驗心得與體會：通過本次試驗，我們學(xué)習(xí)了把握雙閉環(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。生疏直流PWM專用集成電路SG3525的組成、功能與工作原理。把握雙閉環(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)整定。還學(xué)習(xí)了死區(qū)時間的調(diào)整長短對輸出波形的影響。以及不同晶閘管和器件之間的區(qū)分等。對雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理圖有了更形象的理解，只要做到了理論聯(lián)系實際，把課堂上的東西運用到做試驗中來。在試驗的過程中使理論實踐化，提高了我們的動手力量，而且能初步分析試驗過程中遇到的問題并解決他們。在做試驗的過程中還有一些的缺乏，但堅信，通過不斷的積存才會越來月生疏。試驗二雙閉三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)一．試驗?zāi)康纳柘辔徽莆諟贤ㄕ{(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成與工作。了解并生疏雙閉環(huán)三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理。了解繞線試異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻時在調(diào)整定子電壓調(diào)速似的機械特性。通過測定系統(tǒng)的靜特性和動特性進一步了解溝通調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用二．試驗內(nèi)容.可修編.可修編.-. -測定繞線試異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻時的人為機械特性。測定雙閉環(huán)溝通調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。測定雙閉環(huán)溝通調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性。三．試驗設(shè)備及儀表教學(xué)試驗臺主掌握屏。NMCL—31組件。NMCL—33組件NMEL—03三相可調(diào)電阻。NMCL—18組件NMCL—09組件求取調(diào)速系統(tǒng)在無轉(zhuǎn)速負(fù)反響時的開環(huán)工作機械特性。ASR的“3”至U的連接線，G〔給定〕直接加至U，且Ug調(diào)至零，直流電機ct ct勵磁電源開關(guān)閉合。合上主掌握屏的綠色按鈕開關(guān)，調(diào)整三相調(diào)壓器的輸出，使U

、Uvw、Uwu=200V。uv注：如您選購的產(chǎn)品為MCL—Ⅲ、Ⅴ，無三相調(diào)壓器，直接合上主電源。以下均同。調(diào)整給定電壓U，使直流電機空載轉(zhuǎn)速n=1500轉(zhuǎn)/分，調(diào)整測功機加載旋鈕〔或直g 0流發(fā)電機負(fù)載電阻，在空載至額定負(fù)載的X圍內(nèi)測取78點，讀取整流裝置輸出電壓U，d輸出電流id

以及被測電動機轉(zhuǎn)速n。0.5660.5220.5070.4950.4901.544129513251340134813531311UU〔V〕d210.1214.4215.5217.3217.1212.3i〔A〕dn〔r/min〕斷開〔給定〕和UR的輸出接至U，把R5”點短接。ct ct合上主掌握屏的綠色按鈕開關(guān)，調(diào)整U，U，U 為200伏。uv vw wu調(diào)整給定電壓U至2V，調(diào)整轉(zhuǎn)速變換器RPn=1500g 0轉(zhuǎn)/分，調(diào)整ASR的調(diào)整電容以及反響電位器RP3，使電機穩(wěn)定運行。di〔A〕dU〔V〕dn〔r/min〕調(diào)整測功機加載旋鈕〔或直流發(fā)電機負(fù)載電阻，在空載至額定負(fù)載Xdi〔A〕dU〔V〕dn〔r/min〕d0.5290.6000.6560.7100.7750.65717917016315614710312661230120311731131922測取調(diào)速系統(tǒng)在帶轉(zhuǎn)速負(fù)反響時的無靜差閉環(huán)工作的靜特性斷開R5“6”端接11電容器，可預(yù)置μF，使ASRPI〔比例—積分〕調(diào)整器。調(diào)整給定電壓Ug，使電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分。在額定至空載X圍內(nèi)測取7～8個點。.可修編.可修編.-. -ii〔A〕 0.510dU〔V〕 173dn〔r/min〕 12350.58916311900.66315312430.72414311000.78113510560.958102901四．試驗心得通過本次試驗，我們學(xué)習(xí)了相位掌握溝通調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成與工作。對雙閉環(huán)三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理有了肯定的了解。了解繞線試異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻時在調(diào)整定子電壓調(diào)速似的機械特性。還通過測定系統(tǒng)的靜特性和動特性進一步了解溝通調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用試驗使我生疏了相位掌握溝通調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成與工作；了解并生疏了雙閉環(huán)三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理和繞線試異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻時在調(diào)整定子電壓調(diào)速似的機械特性；以及通過測定系統(tǒng)的靜特性和動特性進一步了解溝通調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用。通過試驗還了解了電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)不是想象中的那樣簡潔，只有把握好其中的知識，才能在將來的工作提高中有根底可以拿出來，收益頗多。.-.-.可修編.可修編.-試驗三異步電動機SPWM與電壓空間矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)一．試驗?zāi)康耐ㄟ^試驗把握異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理。加深理解用單片機通過軟件生成SPWM波形的工作原理與特點。以及不同調(diào)制方式對系統(tǒng)性能的影響生疏電壓空間矢量掌握〔磁鏈跟蹤掌握〕的工作原理與特點。把握異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法。二．試驗內(nèi)容連接有關(guān)線路，構(gòu)成一個有用的異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)。過壓保護、過流保護環(huán)節(jié)測試。承受SPWM數(shù)字掌握時，不同輸出頻率、不同調(diào)制方式〔同步、異步、混合調(diào)制〕時的磁通重量、磁通軌跡、定子電流與電壓、IGBT定子電流與電壓、IGBT低頻補償特性測試。三．試驗系統(tǒng)組成及工作原理變頻調(diào)速系統(tǒng)原理框圖如圖7—3所示。它由交-直-交電壓源型變頻器，16位單片機80C196MC所構(gòu)成的數(shù)字掌握器，掌握鍵盤與運行指示、磁通測量與保護環(huán)節(jié)等局部組成。逆變器功率器件承受智能功率模塊 M〔l Ligentrs，型號為10A/600M是一種由六個高速、低功耗的，優(yōu)化的門極驅(qū)動和各種保護電路集成為一體的混合電路器件。由于承受了能連續(xù)監(jiān)測電流的有傳感功能的IGBT芯片，從而實現(xiàn)高效的過流和短路保護，同時IPM還集成了欠壓鎖定和過流保護電路。該器件的使用，使變頻系統(tǒng)硬件簡潔緊湊，并提高了系統(tǒng)的牢靠性。數(shù)字掌握器承受Intel公司專為電機高速掌握而設(shè)計的通用性16位單片機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)制單元與大事處理陣列等。在試驗系統(tǒng)中80C196MC的硬件資源安排如下：P3、P4口：用于構(gòu)成外部程序存儲器的16bit數(shù)據(jù)和地址總線。WG1～WG3和WG1～WG3：用于輸出三相PWM波形，掌握構(gòu)成逆變器的IPM。EXTINT：用于過流、過壓保護。通過接于A/D轉(zhuǎn)換器輸入端ACH2和ACH1設(shè)之輸入頻率和轉(zhuǎn)變u/f〔低頻補償。利用P0和P1口的P

～P0.4

0.7

和P ～P1.0

1.3

，外接按鈕開關(guān)，用于起動、停頓、故障復(fù)位兩種調(diào)制方法，三種調(diào)制模式的選擇。利用P2、P5、P6口的P ～P ，P 與P ，P ，外接指示燈，用于指示系統(tǒng)所處狀2.4 2.7 5.4 6.6 6.7態(tài)。磁通觀測器用于電機氣隙磁通測量。其前半局部為3/2變換電路，將三相電壓V、AV、V從三相靜止坐標(biāo)系A(chǔ)、B、C變換到二相靜止坐標(biāo)系α、β上，成為V、V。電路的B C α β后半局部則分別對V、V積分。在無視定子漏磁和定子電阻壓降的前提下，兩個積分器的α β輸出分別是二相靜止坐標(biāo)系中電機氣隙磁通在αβ軸上的重量φ與φα β相像，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，即可得到電機氣隙磁通的圓形軌跡。四．試驗設(shè)備和儀器MCL—ⅠI型電機掌握教學(xué)試驗臺MCL—09變頻調(diào)速系統(tǒng)組件電機導(dǎo)軌及測速發(fā)電機慢掃描示波器雙蹤示波器五．試驗方法按圖7—4連接線路，經(jīng)檢查無誤后，合上電源，試驗系統(tǒng)缺省設(shè)置為SPWM掌握，同步調(diào)制方式，對應(yīng)指示燈亮。假設(shè)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)即可進展試驗。假設(shè)系統(tǒng)承受SPWM掌握并工作在同步調(diào)制方式，即可按起動按鈕，電動機即可起動，起動后可調(diào)整頻率設(shè)定電位器，即可轉(zhuǎn)變電動機轉(zhuǎn)速。在電動機運行中，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)，必需先按停頓按鈕，使電動機停頓運行，才能轉(zhuǎn)到空間矢量掌握以及其它調(diào)制方式。低頻補償電位器在電機運行時，可按需要任意調(diào)整。系統(tǒng)消滅故障停機時，可在撤除故障條件下，按故障復(fù)位按鈕，使紅色故障指示燈滅，系統(tǒng)即可按要求連續(xù)運行。〔這時只需合上掌握電源，主回路電源不加〕斷開過壓保護檢測線，紅色故障指示燈發(fā)亮，同時微機輸出驅(qū)動脈沖被封鎖，表示過壓保護環(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。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。承受SPWM掌握，分別在輸出頻率為50Hz、30Hz條件下，測量與描繪不同調(diào)制方式時的電機氣隙磁通重量、電機氣隙磁通軌跡、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，以及觀看電機運行的平穩(wěn)與噪聲大小。同步調(diào)制：系統(tǒng)設(shè)定的載波比N=12。異步調(diào)制：系統(tǒng)設(shè)定的載波頻率ft=600Hz。混合調(diào)制：分三段執(zhí)行。第一段0Hz～12.5Hz，載波比N1=100；其次段12.5Hz～25HzN2=80；第三段，25Hz～50HzN3=60。當(dāng)在低頻2Hz〔順時針旋轉(zhuǎn)時，低頻補償電壓增大，直到電動機能旋轉(zhuǎn)時止。承受電壓空間矢量掌握試驗條件及觀看與描繪的波形同方法2。低頻補償性能測試低頻時定子壓降的補償度可通過電位器連續(xù)調(diào)整，在輸出頻率為1～2Hz時，調(diào)整補償度直到電動機能均勻旋轉(zhuǎn)時止，同時觀看與記錄直流母線電流的變化。六．試驗結(jié)果及分析頻率 轉(zhuǎn)速〔r/min〕電流(A)頻率 轉(zhuǎn)頻率 轉(zhuǎn)速〔r/min〕電流(A)頻率 轉(zhuǎn)速 電流(A)〔HZ〕〔HZ〕〔r/min〕5014500.0855015040.0874513010.084513360.084011550.0774011920.0783510120.0753510320.073308680.073309030.072257250.072257540.071205820.07206050.069154370.065154550.063102930102870514705151026302820SPWM頻頻率 轉(zhuǎn)速〔r/min〕電流(A)頻率 轉(zhuǎn)速 電流(A)〔HZ〕〔HZ〕〔r/min〕5014480.0875014470.0834513010.0844513030.084011570.0754011560.0753510130.0803510100.074308660.071308600.073257260.07257200.072205800.069205790.069154370.067154370.062102930102930514705147025802590頻率 轉(zhuǎn)速〔r/min〕頻率 轉(zhuǎn)速〔r/min〕電流(A)頻率 轉(zhuǎn)速 電流(A)〔HZ〕5015060.085〔HZ〕50〔r/min〕14470.0864513540.084513000.0844011980.0794011580.0773510480.0783510150.073309030.072308700.072257540.074257200.072206040.068205810.069154540.066154380.063103200102930514105147027302580低頻補償性能測試：電機不轉(zhuǎn)動時初始電流為1.5mA，頻率為1.6HZ，我們調(diào)整補償度直到電動機能均勻旋轉(zhuǎn)時止，電流上升為2.6mA。試驗心得：通過本次試驗，我們學(xué)習(xí)了異步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理。對用單片機通過軟件生成SPWM波形的工作原理與特點有了更深刻的理解。對不同調(diào)制方式對系統(tǒng)性能的影響有了更好的生疏更加生疏電壓空間矢量掌握〔磁鏈跟蹤掌握〕的工作原理與特此次試驗涉及到晶閘管，磁通軌跡，輸出頻率等，變頻調(diào)速系統(tǒng)，數(shù)字掌握器等一系列的學(xué)問，把以前用到的學(xué)問再拿回來用。以前的書本學(xué)問有很好的幫助。依據(jù)試驗得到的數(shù)據(jù)，進展對保護功能的研討和分析，是有助于提高本門學(xué)科的學(xué)問把握水平，以及自己的分析力量。試驗四晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機械特性測試一．試驗?zāi)康纳杈чl管直流調(diào)速系統(tǒng)組成及各主要單元部件的原理。把握晶閘管可控整流電路和觸發(fā)電路的調(diào)試方法。把握直流電動機機械特性的測試方法二．試驗內(nèi)容觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖的測試觸發(fā)電路初始相位a0的調(diào)試三相橋式全控整流電路的調(diào)試晶閘管主電路輸出波形的測試直流電動機開環(huán)機械特性曲線的測試三．試驗系統(tǒng)組成及工作原理組，可調(diào)電阻負(fù)載等組成。掌握電路：據(jù)赤膊