電機調(diào)速課設(shè)實驗大綱及報告-單相PWM、SPWM脈寬調(diào)制波形發(fā)生電路的研究

1專業(yè)綜合實驗實驗報告 2015年12月3脈寬調(diào)制波形發(fā)生電路的研究實驗時間2015.12.8同組同學(xué)用示波器觀察觸發(fā)電路各測試點，記錄各點波形，分析電路的工作原理。單相PWM、SPWM波形發(fā)生器面板如圖1所示。信號輸出引入其端口，通過放大輸出。DTO3單元為多功能波形發(fā)生PWM波形發(fā)生、SPWM波形發(fā)生以及單相調(diào)功電路的可控寬度脈沖列的產(chǎn)生等。電沖生成電路、調(diào)功控制脈沖生成電路以及脈沖功率放大電路等。1.PWM波形檢測本實驗采用三角波調(diào)制，以三角波為載波，與調(diào)制波信號進行比較輸出不同寬度的脈沖。開關(guān)S1撥向下時，DTO3單元中的兩運放的正向、反向輸入端分別接三角波發(fā)生器及電位器，但接入的極性相反。當(dāng)運放正向輸入端電壓高于反向輸入端電壓時，運放輸出高電平，反之輸出低電平。故當(dāng)兩運放的三角波及參考電壓接入極性相反時，輸出P+、P-的波形為兩路相位互差180°的PWM信號。調(diào)節(jié)參考電壓的大小可改變輸出PWM信號的占空比。在Multisim中的仿真電路及仿真波形如圖2a,b,c所示，可見當(dāng)三角波分別從兩運放的正向、反向輸入端且相同的參考電壓從另一端輸入時，輸出為兩路互差180°的PWM信號，調(diào)節(jié)參考電壓大小可改變占空比。圖1.2aPWM波形發(fā)生器的仿真電pe圖1.2bPWM波形發(fā)生器的仿真波形5圖1.2c改變參考電壓幅值使輸出占空比變化2.SPWM波形檢測制信號和三角載波信號進行比較。當(dāng)調(diào)制波大于三角載波時，輸出高電平；當(dāng)調(diào)制波小中搭建仿真電路，得到仿真結(jié)果如圖3a,b所示。圖1.3aSPWM仿真波形圖1.3b改變正弦波幅值及頻率可改變輸出占空比改變正弦信號的電壓值和頻率可改變輸出波形的占空比。1)打開系統(tǒng)總電源，系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“高級應(yīng)用”。2)依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)。將波形發(fā)生器單元“DTO3”的開關(guān)“S1”撥向下，此時波形發(fā)生器為PWM波形發(fā)生器。3)調(diào)節(jié)給定電位器RP2,用示波器分別對地觀測“P+”、“P-”點波形，改變給4)參考教材相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，分析電路工作原理。實驗完畢，依次斷開掛箱電源2.SPWM波形檢測1)依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)。將波形發(fā)生器單元“DTO3”的開關(guān)“S1”2)調(diào)節(jié)正弦波給定電位器“RP1”,用示波器分別對地觀測“P+”、“P-”點波形，改變正弦波的電壓和頻率(調(diào)節(jié)“RP1”),觀測波形變化情況，記錄不同給定情況下的3)參考教材相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，分析電路工作原理。實驗完畢，依次斷開掛箱電源1.“綜合實驗臺”及其掛箱初次使用或較長時間未用時，實驗前應(yīng)首臺”及其相關(guān)掛箱進行全面檢查和單元環(huán)節(jié)調(diào)試，確保主電源、保護電路和相關(guān)觸發(fā)電3.除非特定的實驗操作要求(必要的實驗方法),任何需要改接線時，必須先切除系統(tǒng)工作電源：首先使系統(tǒng)的給定為零，然后依次斷開主電路總電源、斷開控制電路電的地線等電位(或只用一根地線即可),以免測試時系統(tǒng)經(jīng)示波器機殼短路。7實驗二基本型三相脈寬調(diào)制波形發(fā)生電路的研究1.了解三相SPWM波形發(fā)生電路的工作原理。2.熟悉三相SPWM波形發(fā)生電路的一般特點。3.熟悉三相SPWM波形發(fā)生器的應(yīng)用。用示波器觀察觸發(fā)電路各測試點，記錄各點波形，分析電路的工作原理。SPWM波形發(fā)生器電路面板設(shè)置見圖4。左下方端子“Ukv”為電壓控制端，用來控制調(diào)制信號電壓幅值，“Ukf”為頻率控制端，用來控制調(diào)制信號的頻率?！癟c”為三角波測試端，“Vc”為幅值測試端，“Fc”為頻率測試端，對應(yīng)左側(cè)電位器為相應(yīng)信號調(diào)整電位器。左上方數(shù)顯表指示調(diào)制信號的頻率，“TYPE”模式控制端，用來設(shè)置波形發(fā)生器的工作模式，該端接地為基本SPWM工作模式，懸空為改進型(三次諧波注入)SPWM工作模式?！癋R”為相序控制端，懸空為正序，接地為逆序，使用時需要通過轉(zhuǎn)向控制單元對其進行控制?！胺怄i”端用來對于三相逆變器采用SPWM控制方式，三相調(diào)制參考信號Var,Vo,Ver是三相對稱的正弦波，三角形高頻載波幅值為Vem,頻率為f,如圖5a所示。Va,Vor,Ver與雙極性三圖2.2a三相調(diào)制參考信號及載波信號波形圖2.2b三相逆變器仿真電路模型圖2.2c逆變器一相輸出波形91.打開系統(tǒng)總電源，將系統(tǒng)工作模式設(shè)置為“高級應(yīng)用”。2.用導(dǎo)線連接給定單元“DG01”輸出“Un*1”與波形發(fā)生單元“DT05”的頻率控制端“UKF”和電壓控制端“UKV”;兩單元的信號地也要通過導(dǎo)線相連；依次閉合控式控制端“TYPE”接信號地，此時波形發(fā)生器為基本型SPWM波形發(fā)生器。4.調(diào)節(jié)給定電位器RP1,用示波器分別觀測各測試點波形；改變給定電壓，觀測波川血實驗三三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研究1.了解三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的工作原理。2.進一步熟悉鋸齒波移相觸發(fā)電路的一般特點。3.熟悉三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的應(yīng)用。用示波器觀察觸發(fā)電路各測試點，記錄各點波形，分析電路的工作原理。5姓“集成三相鋸齒波移相觸發(fā)電路”面板布置見圖3.1,電路以一片集成三相鋸齒波移相觸發(fā)電路芯片(TC787)為核心，輔以少量外圍器件構(gòu)成。圖中“Uk2”為移相控制輸輸出脈沖測試端；左下方三個電位器分別用來控制移相角初始偏置值和最大、最小逆變電力電子變換器中，觸發(fā)電路的基本作用是在確定的時刻向?qū)?yīng)的功率器件提供控制極觸發(fā)脈沖使其導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖與主回路電源電壓必須同步。本實驗中使用的是同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路，每相的鋸齒波移相觸發(fā)電路如圖舉陽循去減韓相船發(fā)蟲圖3.2單相鋸齒波移相觸發(fā)電路該觸發(fā)電路由同步檢測電路、鋸齒波形成電路、偏移電路、移相電壓及鋸齒波綜合比較放大電路和功率放大電路組成。該觸發(fā)電路受電網(wǎng)電壓波動影響較小。鋸齒波同步電壓就是使鋸齒波與主電源頻率求。試驗中通過DD05環(huán)節(jié)提供了主電源的六路同步正弦信號，輸入到DT04后變換為與正弦波半周期同步的鋸齒波信號，如與U相正弦波正向同步的鋸齒波如圖3.3所示。圖3.3與U向正弦波正向同步的鋸齒波鋸齒波的移相的實現(xiàn)是一個直流電壓對鋸齒波進行相對電壓零點的平移實現(xiàn)的。觸發(fā)脈沖的形成是在平移后的鋸齒波超過某一值(電位零點)的位置產(chǎn)生脈沖。原理如圖圖3.4鋸齒波移相的原理實驗電路的連接如圖3.5所示。砂某之室復(fù)時發(fā)砂某之室復(fù)時發(fā)科2.用導(dǎo)線連接給定單元“DG01”輸出“Un2*”和觸發(fā)單元“DT04”的輸入端“UK1”;兩單元的信號地也要通過導(dǎo)線相連；用同步信號電纜連接“DD05”單元輸出口“XST1”與“DT04”單元GT1的同步信號輸入口“XST”。3.完成連線后，后依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)以及主電路。將“DG01”單元的給定極性開關(guān)撥向上，調(diào)節(jié)正給定電位器，用雙蹤示波器測量U相電壓與G214.用雙蹤示波器測量G21、G22的輸出波形，觀同實驗1。實驗四三相交流調(diào)壓電路一、實驗?zāi)康?.熟悉三相交流調(diào)壓電路的基本特性1.驗證三相交流調(diào)壓電路的工作特性。1.觸發(fā)電路掛箱I(DSTO2)—DT04單元。2.主控同步變壓器—DD05單元(同步信號)。3.給定單元掛箱(DSG01)或給定及調(diào)節(jié)器掛箱(DS5.主控電機接口電路—DD14單元(電阻負載)。6.電源及負載掛箱I(DSP01)—DP03單元(燈泡負載)。7.慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器。實驗電路主要由三相晶閘管橋電路、三相交流電源、三相鋸齒波移相觸發(fā)器 (DTO4)、脈沖隔離以及負載組成。三相交流調(diào)壓電路的工作情況與單相類似，就每一相來說與單相基本一樣。在電源的正半周期，觸發(fā)信號到來時，正方向的晶閘管具備條件開通，在電源的過零點自然關(guān)斷；進入電源的負向晶閘管獲得開通條件而導(dǎo)通，在電源再次過零時自然晶閘管的導(dǎo)通時間，就能夠控制正負半周的導(dǎo)通時間，從而達到調(diào)壓的目的。實驗電路接線圖如圖4.1所示。圖4.1三相交流調(diào)壓電路接線圖在simulink中創(chuàng)建三相交流調(diào)壓電路模型如圖4.2所示，負載設(shè)為純電阻。六個晶閘管VT1~VT6的觸發(fā)信號依序相差60°,采用寬于60°的寬脈沖觸發(fā)，使兩相晶閘管同時導(dǎo)電形成電流回路，將交流電源電壓、電流送至負載。**圖4.2三相交流調(diào)壓電路simulink模型分析交流電壓控制器時，習(xí)慣上都取各相相電壓的過零點為觸發(fā)控制角α的起點。三相電壓控制器中，當(dāng)觸發(fā)角α改變時，電路可能出現(xiàn)三相同時工作或兩相同時工作兩種工作狀態(tài)。圖4.3,圖4.4給出了α=0°及α=30°時A相負載的波形。a繼續(xù)增大，電路將從三相同時工作狀態(tài)變化為兩相同時工作的狀態(tài)。圖4.4α=30°A相負載波形擇開關(guān)置于“1”位置，即主電源相電壓輸出設(shè)定為52V。定電位器RP1逆時針旋到頭；經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后，可上電開始實驗。3.依次閉合控制電路、掛箱上的電源開關(guān)；將DT04單步信號的180°過零點處，之后閉合主電路；用示波器分別監(jiān)測每相負載兩端的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)給定電位器RP1,觀察并記錄負載電壓波形的變化情況，分析電路工作4.實驗完畢依次斷開系統(tǒng)主電路、掛箱上的電源開關(guān)、控制電路以及系統(tǒng)總電源。七、注意事項1.校正脈沖觸發(fā)信號時，必須保證當(dāng)U*n2=0時，α=150°,否則可能導(dǎo)致后續(xù)電2.觸發(fā)信號應(yīng)采用寬度為60°的單脈沖或雙窄脈沖，以保證電動機可靠啟動。實驗五鼠籠三相異步電動機變壓調(diào)速電路的研究2.了解實驗系統(tǒng)主要組成單元的作用及其基本調(diào)試方法與注意事3.熟悉鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機的開環(huán)機械特性及其實驗測定方法。4.熟悉鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)的起、制動控制。4.分析、討論給定積分器在鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)中的作用。1.綜合實驗系統(tǒng)主體(主控制箱)及其主控電路、轉(zhuǎn)速變換、電流檢測電路等單元5.鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機+磁粉制動器+旋轉(zhuǎn)編碼器機組。6.慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬用表等測試儀器。7.微機及打印機(存儲、演示、打印實驗波形，可無，但相應(yīng)實驗內(nèi)容省略)。存在轉(zhuǎn)速和電流閉環(huán)，動、靜態(tài)特性都很差，并無電路、鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機+磁粉制動器+旋轉(zhuǎn)編碼器機組等組成。載控:這象工釔◎OO圖5.2鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)(一)異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)原理改變定子電壓調(diào)速屬于異步電動機變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的一種。異步電動機T形等效電路圖5.3異步電動機T形等效電路圖轉(zhuǎn)矩,上式可簡化為減小感應(yīng)電動機的端電壓來實現(xiàn)調(diào)速時，對于恒轉(zhuǎn)矩負載T,減小定子端電壓則轉(zhuǎn)差率s增大，由異步電機轉(zhuǎn)速公式可得轉(zhuǎn)速n減小。這種調(diào)速方式調(diào)速范圍較小，特別是在電機空載或輕載時，調(diào)速范圍就更小了。1)改變定子電壓時no不變；3)U越低，機械特性斜率越大。圖5.5異步電動機調(diào)壓調(diào)速機械特性(二)異步電動機起、制動原理1.三相異步電動機的起動對于普通的鼠籠式三相異步電動機，電磁轉(zhuǎn)矩I?'——轉(zhuǎn)子一相電流的折算值φz'——轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角故又稱感應(yīng)電動機處于短路狀態(tài)。這時的電流為起動電流，是很大的。當(dāng)忽略%時，則5)T與Tx之比為感應(yīng)電動機的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)K=(1~2)。低速度或限制轉(zhuǎn)速的目的。感應(yīng)電動機采用制動運行制動、能耗制動和回饋制動。其主要目的是使電動機迅速減速、停機或反轉(zhuǎn)。六、實驗步驟(一)實驗電路連接、檢查及靜態(tài)參數(shù)整定1.分別按DSM01,DTO2,DSG01各掛箱使用說明中相應(yīng)環(huán)節(jié)的調(diào)試方法和要點，檢查、調(diào)試各單元環(huán)節(jié)，直至滿足要求。本系統(tǒng)中“給定及給定積分器(GIR)”單元的輸出務(wù)必取U*n?,且積分斜率十分重要，斜率小則制動時間太長，斜率大則引起沖擊電流2.按圖5.2所示連接系統(tǒng)(掛件之間有信號連接時須共信號地),并認真檢查直至正確無誤；“狀態(tài)切換”置“交流調(diào)速”檔,將給定單元(DG01)的極性開關(guān)S1和階躍開關(guān)S2撥向上方，并且設(shè)置正、負給定為0;負載控制器單元(DD07)負載模式選擇為恒轉(zhuǎn)矩模式，負載給定調(diào)為0;經(jīng)實驗指導(dǎo)教師檢查確認后，閉合系統(tǒng)總電源，檢查各指示注意：主控面板顯示的電壓值為隔離變壓器相電壓，選擇3檔(即顯示電壓為220V)時，電機定子應(yīng)采用星形連接!3.閉合控制電路(左下面板控制按鈕ON),用“慢掃描雙蹤示波器”檢查“觸發(fā)單元(DT04GTI)”的零位，是否滿足U?=0時，α=150°,并檢查G1～G6各相脈沖表5-1鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機開環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)主要靜態(tài)參數(shù)給定(V)負載轉(zhuǎn)矩(N.m)原始數(shù)據(jù)(按電機銘牌錄入)6堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩個給定，依次繪制多條“人工特性”表5-2鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機開環(huán)機械特性實驗數(shù)據(jù)(恒轉(zhuǎn)矩負載)T00n0’’n?’M0S圖5.2交流異步電動機的開環(huán)機械特性(恒轉(zhuǎn)矩負載)①固有特性②人工特性(三)系統(tǒng)起動與制動1.階躍開關(guān)撥向下方(上端),置給定U*,=U*,負載轉(zhuǎn)矩給定為零。通過階躍開關(guān)完成“交流異步電動機空載起、制動”實驗(注意，務(wù)必取給定輸出自Un?端),同時用雙蹤示波器分別測轉(zhuǎn)速和三相電流檢測單元(DD04)的輸出端，觀察電機轉(zhuǎn)速n和定子電流Is的波形(觀察負載電流Ig可否，為什么?),臨摹正向空載起、制動時的一組波2.電機停止后，閉合負載開關(guān)Sg或增加恒轉(zhuǎn)矩負載給定，完成“交流異步電動機帶載起、制動”實驗，用雙蹤示波器觀察電機轉(zhuǎn)速n和定子電流Is的波形，臨摹“正向帶載圖5.3a正向空載起、制動過渡過程圖5.3b正向帶載起、制動過程①電機轉(zhuǎn)速n②負載電流Ig圖5.3帶給定積分器的異步電動機正向起、制動過程的轉(zhuǎn)速和電流波形4*.通過左下面板的微機接口電路(DD01),接好微機系統(tǒng)，演示、存儲、打印相應(yīng)過渡過程曲線，供撰寫實驗報告和分析、研究系統(tǒng)動態(tài)性能。(未配置微機時可采用5.實驗完畢，旋動正、負給定電位器至0;電機停止后，將極性開關(guān)S1、階躍開關(guān)S2撥向上方；分斷負載開關(guān)Sg,將負載電阻Rg調(diào)至阻值最大；最后依次切斷主電路和控七、注意事項本系統(tǒng)中“給定及給定積分器(GIR)”單元的輸出務(wù)必取U*n?,且積分斜率十分重要，斜率小則制動時間太長，斜率大則引起沖擊電流過實驗七轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康慕o定起動和突加負載過渡過程及其參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影1.實驗臺主體(主控制箱)及其主控電路、轉(zhuǎn)速變換(DD02)、電流檢測及變換4.控制器掛箱I(DSC01)。5.鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機+磁粉制動器+旋轉(zhuǎn)編碼器。8.微機及打印機(存儲、演示、打印實驗波形，可無，但相應(yīng)內(nèi)容省略)。“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)”是一種既簡單又有一定實用價值的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)，采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能大有好轉(zhuǎn)，在雙閉環(huán)控制的鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)”的組成系統(tǒng)框圖如圖7.1所示，具體接線見圖7.2。如圖7.1所示，系統(tǒng)由“DG01”、“DA01”、“DA03”、“DT04”、和轉(zhuǎn)速變+磁粉制動器+旋轉(zhuǎn)編碼器機組等組成。品間管主電路磁粉旋轉(zhuǎn)編碼器本來3~OUi利數(shù)器S1我應(yīng)定為正資載邊 變換回一@圖7.2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機變壓調(diào)速系統(tǒng)接線圖(一)實驗系統(tǒng)的連接與檢查1.本實驗系統(tǒng)所使用的單元環(huán)節(jié)，與實驗五基本相同，只是增加了DA01(ASR轉(zhuǎn)試方法和要點見《調(diào)節(jié)器掛箱I(DSA01)使用說明》。2.按圖7.2連接系統(tǒng)線路，“狀態(tài)切換”置“交流調(diào)速”檔；檢查轉(zhuǎn)速和電流閉環(huán)的給定、反饋以及ACR的輸出極性是否符合要求，將反饋系數(shù)a、β調(diào)至最大；將給定單元(DG01)的極性開關(guān)S1、階躍開關(guān)S2撥向上方，并且設(shè)置正、負給定為0;負載給定調(diào)至0;經(jīng)實驗指導(dǎo)教師檢查確認后，閉合總電源開關(guān)，檢查各指示燈狀態(tài)，確認無異常后開始以下步驟。3.ASR、ACR經(jīng)RC阻容環(huán)節(jié)接成1:1的比例狀態(tài)(R?=40kΩ),兩個反饋輸入端先改為接地“⊥”(即暫時去掉轉(zhuǎn)速和電流負反饋輸入)。4.閉合控制回路(左下面板控制按鈕ON),分別旋動正、反向給定電位器(由極性開關(guān)切換),依次使給定為±0.5、±2V,用萬用表分別測量ASR、ACR的輸入、輸出，檢查其比例特性；取U*,=±2V,兩調(diào)節(jié)器外接RC電容取Cn=C;=0.5μF～1μF,測量ASR、ACR的輸出，按要求整定限幅值①U*;m、②Uctm(DA01,DA03輸出),錄于表7-1,并恢復(fù)ASR、ACR為1:1的比例狀態(tài)。并檢查G1～G6各相脈沖是否對稱。6.恢復(fù)轉(zhuǎn)速和電流負反饋，即將ASR的反饋輸入端恢復(fù)由“轉(zhuǎn)速變換電路(BS)”單元輸出端引入，ACR的反饋輸入端引入，同時將反饋系數(shù)α、β調(diào)至最大。(二)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)整定1.置正、負給定輸出為0;階躍開關(guān)、極性開關(guān)撥向上方；ASR、ACR按設(shè)計、計2.依次閉合控制電路、主電路，讀取任一相定子電壓；逐步增加給定至U*?=Um=+6V;待電機升速且穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)n=no(空載);鎖定轉(zhuǎn)速反饋，讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)并計算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a=U*nm/n,錄入表7-1。3.將負載控制器設(shè)置為恒轉(zhuǎn)矩模式，同時調(diào)節(jié)電流反饋和負載給定，直至n=nnom 同表5-1或?qū)嶒炇姨峁?用萬用表測量此時的給定電壓U,讀取轉(zhuǎn)矩Tg時的額定定子電流④Isnom時的ASR輸出值④U*mom和額定負載Tgnom,計算反饋系數(shù)β=U*mom/snom,將β及Tgnom均錄入表7-1。4.鎖定電流反饋，調(diào)節(jié)負載給定，直至Te=Tcm,讀取此時之負載顯示值，即Te=TGma錄入表7-1。最后減小給定至0,直至電機停止。表7-1雙閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)的主要靜態(tài)參數(shù)額定參數(shù)計算參數(shù)調(diào)節(jié)器限幅aβ①②(三)系統(tǒng)靜態(tài)特性測試1.負載轉(zhuǎn)矩Tg置0,給定調(diào)至U*=U*nm=+6V,系統(tǒng)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)負載轉(zhuǎn)矩Tg,順次使負載轉(zhuǎn)矩在0~TGnom~Tcm之間，分別讀取轉(zhuǎn)速n和負載轉(zhuǎn)矩Tg等五組數(shù)據(jù)錄于表7-2。當(dāng)Tg大于Tgm后，注意觀察n和Tg的變化，并讀取堵轉(zhuǎn)時的負載轉(zhuǎn)矩Tgb,計算轉(zhuǎn)差率S=(no-n)no、轉(zhuǎn)矩比T*。=Te/Tcm、T*cb=Tgb/Tcm錄于表7-2。2.減小給定至0,電機停止后，負載給定置0。開關(guān)；重復(fù)步驟1,分別讀取轉(zhuǎn)速n'和負載轉(zhuǎn)矩Tg'以及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tgb,并計算相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率S=(mo'-n')mo’和轉(zhuǎn)矩比T*g=Tg/Tgm、T*cn=Tgb/Tgm錄于表7-2。表7-2雙閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)靜態(tài)特性實驗數(shù)據(jù)U000’’’’0S4.減小給定至0,停止電機后，切除主電路，負載給定置0。時將實驗五圖5.2中的固有特性重復(fù)用虛線繪出。分析雙閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性，并與實驗五的開環(huán)機械特性相比較。圖7.3交流異步電動機的雙閉環(huán)與開環(huán)機械特性比較(四)系統(tǒng)起動與制動1.置正、反向給定分別至U*=U*,m=±6V;極性開關(guān)撥向上方，階躍開關(guān)撥向下方；保持ASR、ACR為PI調(diào)節(jié)器的計算參數(shù)；按表7-2將負載轉(zhuǎn)矩調(diào)至Te=Tcnom,分斷負載開關(guān)；檢查無誤后閉合主電路。2.閉合階躍開關(guān)空載、正向起動電機至空載轉(zhuǎn)速n。,用雙蹤示波器分別測轉(zhuǎn)速和電流變換單元(DD02、DD06)的輸出端，觀察轉(zhuǎn)速n和定子電流Is的波形；協(xié)調(diào)兩個調(diào)節(jié)器的參數(shù)，并反復(fù)起、制動直至過渡過程曲線滿意；完成雙閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)，積分給定時的空載起、制動至n。(高速)和(1/2)n。(低速)實驗。認真臨摹最滿意的兩組(高、低給定)正向空載起、制動過渡過程的轉(zhuǎn)速n和定子電流I?的波形，繪于圖7.4;最后將階躍開關(guān)撥向下方，直至電機停止。3.“給定及給定積分器”(GIR)單元由積分輸出“U?”改為階躍輸出“U,”;閉合負載開關(guān)；階躍起動電機到額定轉(zhuǎn)速直至穩(wěn)定，調(diào)節(jié)負載給定電位器，使負載轉(zhuǎn)矩Te=Tgnom;重復(fù)步驟2,分別完成：雙閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng)，空載和帶載時的突加給定起、制過渡過程實驗，同時用雙蹤示波器分別觀察空載和帶載時，突加給定起、制動電機轉(zhuǎn)速n和定子電流I的波形，認真臨摹兩組(空載、帶載)正向階躍起、制動的過渡過程曲線，繪于圖7.5。圖7.4雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)積分給定時的空載正向起、制動過渡過程曲線圖7.5雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)突加給定時的正向起、制動過渡過程曲線①高速n=nmom②低速n=1/2nmom4.階躍開關(guān)撥向下方，待電機停止后，切除主電路；分析、比較圖-7.4、圖7.5的(五)突加負載時的抗干擾性研究1.任意設(shè)定某個給定U*,,(或U*,m);接好雙蹤示波器，準(zhǔn)備觀察電機轉(zhuǎn)速n和定3.先后階躍給定負載(將模式選擇檔由2轉(zhuǎn)換到恒轉(zhuǎn)矩可實現(xiàn)階躍),適當(dāng)選擇不同間隔時間，同時由雙蹤示波器觀察雙閉環(huán)控制的交流時的電機轉(zhuǎn)速n和定子電流I?的過渡過程曲線，并認真臨摹繪于圖7.6,并分析、討論。圖7.6雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)突加、突卸負載時的過渡過程曲線4.實驗完畢，將階躍開關(guān)撥向下方，待電機停轉(zhuǎn)后，依次切除主電路和控制電路，最后斷開總電源。實驗報告部分脈寬調(diào)制波形發(fā)生電路的研究實驗時間2015.12.8同組同學(xué)圖1.1b中CH1(綠色)波形對應(yīng)P+輸出，CH2(黃色)波形對應(yīng)P-輸出。由于P+輸出高電平，反之輸出低電平。P-情況恰與P+相反，二者互差180°。圖1.1為參考電壓最大的情況，P+的占空比接近100%而P-接近0。若參考電壓大于三角波幅值，P+將圖1.2a由第二組和第三組實驗圖像可見，改變參考電壓大小可改變P+、P-輸出的占空比。若參考電壓繼續(xù)減小，P+占空比將繼續(xù)減小，P-占空比繼續(xù)增大，直至參考電壓小于三角波最小值，P+占空比達到0,P-占空比達100%。2.SPWM波形檢測由圖1.4a,b的波形可見，當(dāng)正弦調(diào)制波幅值大于三角波幅值，即調(diào)制比M>1時，進入過調(diào)制區(qū)域，在多個載波周期內(nèi)載波和正弦波都沒有交點，輸出脈寬不再按正弦規(guī)律變化，而接近方波。圖1.5bP-輸出互差180°。與實驗大綱中的仿真波形相比較，可見實驗結(jié)果與原理波形相近。作為專業(yè)綜合實驗的第一項，單相PWM、SPWM波形發(fā)生電路實驗還是比較簡單的。通過實驗1,我掌握了單相PWM、SPWM波形發(fā)生及調(diào)節(jié)的方法，也熟悉了示波器探測波形的使用，為后面的實驗打好了基礎(chǔ)。實驗二基本型三相脈寬調(diào)制波形發(fā)生電路的研究三角載波頻率f=1.56kHz,調(diào)節(jié)調(diào)制波頻率f=98.9Hz,用示波器測試UM1,VM1,WM1輸出端的SPWM波形，如圖2.1a,b,c由圖2.1a-c可見三相SPWM輸出波形互差1/3周期，即120°相位，與三相正弦調(diào)制信號的相位差一致，且每相SPWM脈沖的寬窄與相應(yīng)相的正弦調(diào)制信號幅值大小對圖2.2aU,V兩相正弦調(diào)制波形圖2.2bU相正弦調(diào)制波與輸出SPWM波形的比較類似結(jié)果如圖2.3,2.4所示。圖2.4aU,V相圖2.3bU,W相圖2.4bU,W相由圖2.3,2.4可見，三相SPWM輸出波形相位差與三相正弦調(diào)制波形基本一致。七、總結(jié)與體會實驗2在實驗1單相SPWM調(diào)制的基礎(chǔ)上，進一步研究了三相SPWM調(diào)制的規(guī)律，實驗三三相鋸齒波移相觸發(fā)電路的研究1.測量U相電壓與G21輸出波形。將給定單元DG01的RP1調(diào)節(jié)旋鈕逆時針旋至最底，移相觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角將達到最大，如圖3.1所示。受該試驗臺限制，觸發(fā)角無法達到150°,在示波器上測量得到觸發(fā)角約為134°調(diào)節(jié)給定單元DG01的RP1旋鈕，使觸發(fā)角逐漸減小，得到120°至0°等各個位置的觸發(fā)脈沖如圖3.2~3.6所示。G21與G22輸出波形的測量如圖3.7所示，G21與G22分別為U相正向及W相負七、總結(jié)與體會通過該實驗我學(xué)會了鋸齒波移相觸發(fā)電路的調(diào)節(jié)，直觀認識了雙窄脈沖觸發(fā)的波實驗四三相交流調(diào)壓電路七、實驗數(shù)據(jù)記錄如圖4.1a,逆時針調(diào)節(jié)給定模塊電位器RP1至最底，使觸發(fā)角α=150°時，U相電閘管導(dǎo)通時負載兩端波形。由于導(dǎo)通角很小，正、負向電壓持續(xù)時間和幅值都很小。由于沒有將中線接地，單相負載電壓收受到另外兩相電壓的影響，與電源的正弦波形有一圖4.1a觸發(fā)角α=150°圖4.1bU相電壓波形調(diào)節(jié)給定模塊電位器RP1,使觸發(fā)角α分別為120°/90°/60°/30°/0°,如圖圖4.2a觸發(fā)角α=120°圖4.2bU相電壓波形圖4.3a觸發(fā)角α=90°圖4.4a觸發(fā)角α=60°圖4.5a觸發(fā)角α=30°圖4.6a觸發(fā)角α=0°圖4.4bU相電壓波形圖4.5bU相電壓波形圖4.6bU相電壓波形將三相負載通過中線接地，得到另一組α從150°變化到0°的負載電壓波形，如圖4.7a~f所示。圖4.7a觸發(fā)角α=150°圖4.7a觸發(fā)角α=90°圖4.7a觸發(fā)角α=30°圖4.7b觸發(fā)角α=120°圖4.7b觸發(fā)角α=60°圖4.7b觸發(fā)角α=0°由圖4.7a~f可見，三相負載經(jīng)中線接地后，交流調(diào)壓輸出波形符合正弦變化規(guī)律。八、總結(jié)與