直流調(diào)速系統(tǒng)仿真畢業(yè)設(shè)計

1、摘 要文中所做的主要工作如下：了解開環(huán)直流調(diào)速與單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成結(jié)構(gòu)；利用實驗室已有的主要單元部件，搭建直流調(diào)速系統(tǒng)；進行調(diào)試，測試系統(tǒng)各性能波形。1）開環(huán)系統(tǒng)與單閉環(huán)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，畫出功能模塊聯(lián)接圖并闡述原理。2）各功能模塊設(shè)計或原理闡述。3）整體接線圖。4）搭建開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。5）有靜差單閉環(huán)直流調(diào)速與無靜差單閉環(huán)直流調(diào)速波形測試。關(guān)鍵詞： 開環(huán)系統(tǒng)；單閉環(huán)系統(tǒng)；性能；測試目 錄摘 要1緒 論3第一章 直流電機調(diào)速系統(tǒng)原理41.1直流調(diào)速開環(huán)系統(tǒng)41.2轉(zhuǎn)速反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)81.3轉(zhuǎn)速反饋無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)9第二章 直流調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計122.1開環(huán)系統(tǒng)的配置

2、與設(shè)計 ，系統(tǒng)整體連接圖122.2 轉(zhuǎn)速反饋有靜差系統(tǒng)的配置與設(shè)計，系統(tǒng)整體連接圖172.3轉(zhuǎn)速反饋無靜差系統(tǒng)的配置與設(shè)計，系統(tǒng)整體連接圖19第三章 系統(tǒng)調(diào)試223.1移相觸發(fā)電路調(diào)試223.2各控制模塊調(diào)試223.3開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試253.4單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)調(diào)試263.5單閉環(huán)無靜差系統(tǒng)調(diào)試273.6調(diào)試時的注意事項28第四章 測量及分析3041額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，開環(huán)直流調(diào)速3042無靜差單閉環(huán)僅pi調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速波動圖（即轉(zhuǎn)速無積分）3043有靜差單閉環(huán)僅p調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速波動圖（即轉(zhuǎn)速有積分）31第五章 結(jié)論33參考文獻34致謝34緒 論通過對開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和有靜差單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、無靜差單

3、閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的分析，其中包括系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)框圖，各部件的系統(tǒng)圖的特點，分析可能達到的技術(shù)性能。目的是了解電力電子及電氣傳動教學(xué)實驗臺的結(jié)構(gòu)及布線情況，熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(jié)構(gòu)，掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。同時轉(zhuǎn)速反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是控制理論的重要組成部分，對其進行深入的學(xué)習(xí)，同時加強對單閉環(huán)的感性和理性認識對日后的發(fā)展定當(dāng)有很大的益處。對開環(huán)、有靜差單閉環(huán)、無靜差單閉環(huán)系統(tǒng)的搭建、調(diào)試、測量和比較，讓我深入了解單閉環(huán)系統(tǒng)地性能。在這學(xué)習(xí)的過程中也熟悉了電機、電力電子不可逆整流、運放、示波器等器件和工具的了解和使用。第一章 直流電機調(diào)速系統(tǒng)原理1.1直流調(diào)

4、速開環(huán)系統(tǒng)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，電動機發(fā)電機組等組成。而調(diào)壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)的主要方法，但調(diào)節(jié)電樞電壓需要有專門向電動機供電的可控直流電源。本設(shè)計中，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。電樞回路電阻r的測定（電路連接如圖1-1），電樞回路的總電阻r包括電機的電樞電阻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。為測出晶閘管整流裝置的電源內(nèi)阻，可采用伏安比較法來測定電阻，其線路如圖1-1所示。將變阻器rp（可采用兩

5、只900電阻并聯(lián)）接入被測系統(tǒng)的主電路，并調(diào)節(jié)電阻負載至最大。測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉(zhuǎn)。mcl-18（或mcl-31）的給定電位器rp1逆時針調(diào)到底，使uct=0。調(diào)節(jié)偏移電壓電位器rp2，使a=150。三相調(diào)壓器逆時針調(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)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=i

6、2r+u2。求解兩式，可得電樞回路總電阻r=(u2-u1)/(i1-i2) 。再把電機電樞兩端短接，重復(fù)上述實驗，可得rl+rn=(u2-u1)/(i1-i2)，則電機的電樞電阻為ra=r-（rl+rn）。 圖1-1 電樞回路電阻r的測定電樞回路電感l(wèi)的測定（電路連接如圖1-2），電樞電路總電感包括電機的電樞電感l(wèi)a，平波電抗器電感l(wèi)l和整流變壓器漏感l(wèi)b，由于lb數(shù)值很小，可忽略，故電樞回路的等效總電感 l=la+ll，電感的數(shù)值可用交流伏安法測定。電動機應(yīng)加額定勵磁，并使電機堵轉(zhuǎn)，線路如圖1-2所示。把三相調(diào)壓器逆時針調(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

7、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，計算出電感值la和ll。圖1-2 電樞回路電感l(wèi)的測定轉(zhuǎn)動慣量和系統(tǒng)機電時間常數(shù)的測量（電路連接如圖1-3），交流電壓的有效值應(yīng)小于電機直流電壓的額定值， za=ua/i， zl=ul/i。直流電動機發(fā)電機測速發(fā)電機組的飛輪慣量gd2的測定。電力拖動系統(tǒng)的運動方程式為。 式中 m電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為n.m; ml 負載轉(zhuǎn)矩，空載時即為空載轉(zhuǎn)矩mk，單位為n.m; n 電機轉(zhuǎn)速，單位為r/min;電機空載自由停車時，運動方程式為。故，式中g(shù)d2的單位為nm2。mk可由空載功率（單位為w

8、）求出。，dn/dt可由自由停車時所得曲線n= f (t)求得，其實驗線路如圖1-3所示。電動機m加額定勵磁。mcl-18的給定電位器rp1逆時針調(diào)到底，使uct=0。三相調(diào)壓器逆時針調(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。再調(diào)節(jié)uct，將電機空載起動至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，測取電樞電壓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)速時的mk和dn/dt。由于空載轉(zhuǎn)矩不是常數(shù)，可以轉(zhuǎn)速n為基準(zhǔn)選擇若干個點（如1500r/min，1000r/min），測出相應(yīng)的mk和dn/dt，以求取gd2的平均值。當(dāng)電機為1500r/min，電機為1000r/min。 系

9、統(tǒng)機電時間常數(shù)tm的測定系統(tǒng)的機電時間常數(shù)可由下式計算，由于tmtd，也可以近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié)，即。當(dāng)電樞突加給定電壓時，轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)n到達63.2%穩(wěn)態(tài)值時，所經(jīng)過的時間即為拖動系統(tǒng)的機電時間常數(shù)。測試時電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除。mcl-18的給定電位器rp1逆時針調(diào)到底，使uct=0。三相調(diào)壓器逆時針調(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。電動機m加額定勵磁。調(diào)節(jié)uct，將電機空載起動至穩(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渡過程曲線，即可

10、由此確定機電時間常數(shù)。圖1-3 轉(zhuǎn)動慣量和系統(tǒng)機電時間常數(shù)的測量電動機電勢常數(shù)ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)cm的測定（電路連接如圖1-4），將電動機加額定勵磁，使之空載運行，改變電樞電壓ud，測得相應(yīng)的n，即可由下式算出 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)cm的單位為n.m/a，可由ce求出cm=9.55ce。圖1-4 電動機電勢常數(shù)ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)cm的測定1.2轉(zhuǎn)速反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)該系統(tǒng)的主電路采用晶閘管三相全控橋式整流電路。其輸出電壓為：ud0=2.34u2cos。放大器為比例放大器(或比例調(diào)節(jié)器)，直流電動機m由晶閘管可控整流

11、器經(jīng)過平波電抗器l供電。整流器整流電壓ud可由控制角來改變。觸發(fā)器的輸入控制電壓為uk。為使速度調(diào)節(jié)靈敏，使用放大器來把輸入信號u加以擴大， u為給定電壓ug與速度反饋信號uf的差值。 當(dāng)tl1突增到tl2時，有靜差調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速n、偏差電壓 dun 和控制電壓 uc 的變化過程示于圖1-5。 圖1-5 有靜差調(diào)速系統(tǒng)突加負載過程圖有圖可得采用（p）放大器控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，可使系統(tǒng)穩(wěn)定，并有一定的穩(wěn)定裕度，同時還能滿足一定的穩(wěn)態(tài)精度指標(biāo)。但是，帶比例放大器的反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是有靜差的調(diào)速系統(tǒng)。1.3轉(zhuǎn)速反饋無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)采用積分（i）調(diào)節(jié)器或比例積分（pi）調(diào)節(jié)器代替比例放大器，構(gòu)成

12、無靜差調(diào)速系統(tǒng)。在用積分調(diào)節(jié)器，當(dāng)轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)時達到與給定轉(zhuǎn)速一致，系統(tǒng)仍有控制信號，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)無靜差調(diào)速，當(dāng)負載突增時，積分控制的無靜差調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)過程曲線示圖16。在穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)速偏差電壓 dun 必為零。如果 dun 不為零，則 uc 繼續(xù)變化，就不是穩(wěn)態(tài)了。在突加負載引起動態(tài)速降時產(chǎn)生dun，達到新的穩(wěn)態(tài)時，dun 又恢復(fù)為零，但 uc 已從 uc1 上升到 uc2 ，使電樞電壓由 ud1 上升到 ud2，以克服負載電流增加的壓降。在這里，uc 的改變并非僅僅依靠 dun 本身，而是依靠 un 在一段時間內(nèi)的積累。雖然現(xiàn)在dun = 0，只要歷史上有過 dun ，其積分就有

13、一定數(shù)值，足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運行所需要的控制電壓 uc。積分控制規(guī)律和比例控制規(guī)律的根本區(qū)別就在于此，如圖1-6。如圖1-6 積分控制無靜差調(diào)速系統(tǒng)突加負載時的動態(tài)過程圖將以上的分析歸納起來，可得下述論斷：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀；而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。+-+-m tg+-rp2nrp1u*nr0r0rbalucvbt vsuitaidr1c1unud-+mtg+-upe圖1-7無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)示例舉例圖1-7所示是一個無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的實例，采用比例積分調(diào)節(jié)器以實現(xiàn)無靜差，采用電流截止負反饋來限制動態(tài)過程的沖擊電流。ta為檢測電流的交流互感器，經(jīng)整流后

14、得到電流反饋信號。當(dāng)電流超過截止電流時，高于穩(wěn)壓管vs的擊穿電壓，使晶體三極管vbt導(dǎo)通，則pi調(diào)節(jié)器的輸出電壓接近于零，電力電子變換器upe的輸出電壓急劇下降，達到限制電流的目的。嚴(yán)格地說，“無靜差”只是理論上的，實際系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，pi調(diào)節(jié)器積分電容兩端電壓不變，相當(dāng)于運算放大器的反饋回路開路，其放大系數(shù)等于運算放大器本身的開環(huán)放大系數(shù)，數(shù)值最大，但并不是無窮大。因此其輸入端仍存在很小的，而不是零。這就是說，實際上仍有很小的靜差，只是在一般精度要求下可以忽略不計而已。無靜差調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算很簡單，在理想情況下，穩(wěn)態(tài)時 dun = 0，因而 un = un* ，可以按下式直接計算轉(zhuǎn)速反饋

15、系數(shù) 。第二章 直流調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計2.1開環(huán)系統(tǒng)的配置與設(shè)計 ，系統(tǒng)整體連接圖實驗設(shè)備及儀器:1mcl系列教學(xué)實驗臺主控制屏。2mcl18組件（適合mcl)或mcl31組件（適合mcl）。mcl18由g（給定），零速封鎖器（dzs），速度變換器（fbs），轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（asr），電流調(diào)節(jié)器（acr），過流過壓保護等部份組成。3mcl33(a)組件或mcl53組件。mcl33由脈沖控制及移相，雙脈沖觀察孔，一組可控硅，二組可控硅及二極管，rc吸收回路，平波電抗器l組成。本實驗臺提供相位差為60o，經(jīng)過調(diào)制的“雙窄”脈沖（調(diào)制頻率大約為310khz），觸發(fā)脈沖分別由兩路功放進行放大，分別由ubl

16、r和ublf進行控制。當(dāng)ublf接地時，第一組脈沖放大電路進行放大。當(dāng)ublr接地時，第二組脈沖放大電路進行工作。脈沖移相由uct端的輸入電壓進行控制，當(dāng)uct端輸入正信號時，脈沖前移，uct端輸入負信號時，脈沖后移，移相范圍為1001600。偏移電壓調(diào)節(jié)電位器rp調(diào)節(jié)脈沖的初始相位，不同的實驗初始相位要求不一樣。雙脈沖觀察孔輸出相位差為60o的雙脈沖，同步電壓觀察孔，輸出相電壓為30v左右的同步電壓，用雙蹤示波器分別觀察同步電壓和雙脈沖，可比較雙脈沖的相位。4mel03三相可調(diào)電阻（或自配滑線變阻器）。5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、mel13組件）。6直流電動

17、機m03。7雙蹤示波器。各模塊設(shè)計、配置:一、g（給定）圖2-1 g給定原理圖它的作用是得到下列幾個階躍的給定信號：（1）0v突跳到正電壓，正電壓突跳到0v；（2）0v突跳到負電壓，負電壓突跳到0v；（3）正電壓突跳到負電壓，負電壓突跳到正電壓。正負電壓可分別由rp1、rp2兩多圈電位器調(diào)節(jié)大小（調(diào)節(jié)范圍為0-13v左右）。數(shù)值由面板右邊的數(shù)顯窗讀出。只要依次扳動s1、s2的不同位置即能達到上述要求。（1）若s1放在“正給定”位，扳動s2由“零”位到“給定”位即能獲得0v突跳到正電壓的信號，再由“給定”位扳到“零”位能獲得正電壓到0v的突跳；（2）若s1放在“負給定”位，扳動s2，能得到0v到

18、負電壓及負電壓到0v的突跳；（3）s2放在“給定”位，扳動s1，能得到正電壓到負電壓及負電壓到正電壓的突跳。使用注意事項：給定輸出有電壓時，不能長時間短路，特別是輸出電壓較高時，否則容易燒壞限流電阻。2fbc+fa+ft（電流變送器與過流過壓保護）：此單元有三種功能：一是檢測電流反饋信號，二是發(fā)出過流信號，三是發(fā)出過壓信號。電路圖為1-2。（1）電流變送器電流變送器適用于可控硅直流調(diào)速裝置中，與電流互感器配合，檢測可控硅變流器交流進線電流，以獲得與變流器電流成正比的直流電壓信號，零電流信號和過電流邏輯信號等。電流互感器的輸出接至輸入ta1，ta2，ta3，反映電流大小的信號經(jīng)三相橋式整流電路整

19、流后加至9r1、9r2、vd7及rp1、9r3、9r20組成的各支路上，其中：a9r2與vd7并聯(lián)后再與9r1串聯(lián)，在其中點取零電流檢測信號。b將rp1的可動觸點輸出作為電流反饋信號，反饋強度由rp1進行調(diào)節(jié)。c將可動觸點rp2與過流保護電路相聯(lián)，輸出過流信號，可調(diào)節(jié)過流動作電流的大小。二、fbs（速度變換器）速度變換器（fbs）用于轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，將直流測速發(fā)電機的輸出電壓變換成適用于控制單元并與轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓，作為速度反饋。其原理圖如圖所示。圖 2-2 fbs（速度變換器）原理圖使用時，將測速發(fā)電機的輸出端接至速度變換器的輸入端1和2。分兩路輸出。（1）一路經(jīng)電位器rp2至轉(zhuǎn)速

20、表，轉(zhuǎn)速表(0-2000n/s)已裝在電機導(dǎo)軌上。（2）另一路經(jīng)電阻及電位器rp，由電位器rp中心抽頭輸出，作為轉(zhuǎn)速反饋信號，反饋強度由電位器rp的中心抽頭進行調(diào)節(jié)，由電位器rp輸出的信號，同時作為零速封鎖反映轉(zhuǎn)速的電平信號。元件rp裝在面板上。三、速度調(diào)節(jié)器（asr）（1）速度調(diào)節(jié)它使轉(zhuǎn)速 n 很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用pi調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。（2）抗擾作用對負載變化起抗擾作用。（3）限制電機最大電流其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。四、電流調(diào)節(jié)器（acr）（1）跟隨作用作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)

21、器的輸出量）變化。（2）抗擾作用對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。（3）加快動態(tài)過程在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。（4）過流自動保護作用當(dāng)電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。五、零速封鎖器（dzs）零速封鎖器的作用是當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)處于靜車狀態(tài)，即速度給定電壓為零，同時轉(zhuǎn)速也確為零時，封鎖調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的所有調(diào)節(jié)器，以避免靜車時各放大器零漂引起可控硅整流電路有輸出使電機爬行的不正?，F(xiàn)象。原理電路如圖所示。圖 2-3 零速封鎖器（dzs）原理圖它的總輸入輸出關(guān)系是：（

22、1）當(dāng)1端和2端的輸入電壓的絕對值都小于0.07 v左右時，則3端的輸出電壓應(yīng)為0v；（2）當(dāng)1端和2端的輸入電壓絕對值或者其中之一或者二者都大于0.2v時，其3端的輸出電壓應(yīng)為15v；（3）當(dāng)3端的輸出電壓已為15v，后因1端和2端的電壓絕對值都小于0.07v，使3端電壓由15v變?yōu)?v時，需要有100毫秒的延時。3端為ov時輸入到各調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)中的場效應(yīng)管，使其導(dǎo)通，調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)短路而被封鎖，3端為15v時輸入到上述場效應(yīng)管使其夾斷，而解除封鎖。具體原理如下：它是由兩個山形電平檢測器和開關(guān)延時電路組成。（1）dzs前半部分別由線性集成電路a1：a和a1：b組成二個山形電平檢測器，山形電

23、平極測器的輸入輸出特性如圖所示，輸入電壓是指1或2端送入的電壓（s3放在封鎖位），輸出電壓是指在4或5上得到的電壓。調(diào)整參數(shù)到輸出電壓突跳的幾個輸入電壓為：ua=0.2v ub=0.07v uc=+0.07v ud=+0.2v輸出正向電壓無限幅，約為+12v，輸出負向電壓用二極管vd9和vd10箝位到0.7v。圖 2-4山形電平極測器的輸入輸出特性圖（2）dzs的后關(guān)部為開關(guān)延時電路（a）當(dāng)1和2端電壓絕對值均小于0.07v，則4和5得到的電壓都為+15v，高電平為“1”態(tài)，輸入單與門4011，其輸出10腳也為“1”態(tài)，二極管vd11截止，這樣單與非門的輸入為“1”態(tài)，輸出3腳為“0”態(tài)，vd

24、12導(dǎo)通，使穩(wěn)壓管vst不能擊穿，所以三極管vt1截止，從而3端輸出為0v。（b）當(dāng)1和2端電壓絕對值或其中之一或二者都大于0.2v時，則在4和5上或者4為0.7v，或者5為0.7v，或者4、5均為0.7v，低電平為“0”態(tài)，三種情況輸入d：c，其輸出都為“0”態(tài)，vd11導(dǎo)通，接0v，d:a輸入為“0”態(tài)，其輸出為“1”態(tài)，使vd12截止，穩(wěn)壓管vst在30v的電壓作用下而擊穿，vt1飽和導(dǎo)通，可使3端輸出為15v。（c）當(dāng)已在（b）的情況，3端子輸出為15v，此時d:c的輸出為0v，d:a上輸入電壓接近0v。若要回到（a）的情部，則d：c的輸出先由“0”態(tài)變成“1”態(tài)，vd11截止，d:a

25、上輸入上電壓應(yīng)為+15v，但電容c5二端電壓不能突變，+15v電源通過r27對c5充電，c5電壓逐步上升，上升到一定數(shù)值后d：a的輸出由“1”態(tài)變?yōu)椤?”態(tài)，從而使3端輸出為0v，所以3端由15v變?yōu)?v有一延時時間，其延時長短取決于r27c5的充電回路時間常數(shù)。（d）鈕子開關(guān)s3有二個位置，放在“封鎖位”，用在調(diào)速系統(tǒng)正常工作的情況，即為上述分析情況，放在“解除位”，a1：a組成的山形電平檢測器輸入總是+15v，3端子電位總是15v，使各調(diào)節(jié)器解除封鎖，以便單獨調(diào)試調(diào)節(jié)器用。系統(tǒng)整體連接圖：圖2-5 開環(huán)系統(tǒng)整體連接圖2.2 轉(zhuǎn)速反饋有靜差系統(tǒng)的配置與設(shè)計，系統(tǒng)整體連接圖實驗設(shè)備及儀器:1m

26、cl系列教學(xué)實驗臺主控制屏。2mcl18組件（適合mcl)或mcl31組件（適合mcl）。3mcl33(a)組件或mcl53組件。4mel03三相可調(diào)電阻（或自配滑線變阻器）。5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、mel13組件）。6直流電動機m03。7雙蹤示波器。各模塊設(shè)計、配置:一、g（給定）二、fbs（速度變換器）三、速度調(diào)節(jié)器（asr）四、電流調(diào)節(jié)器（acr）五、零速封鎖器（dzs）六、mcl-33掛箱mcl33由脈沖控制及移相，雙脈沖觀察孔，一組可控硅，二組可控硅及二極管，rc吸收回路，平波電抗器l組成。本實驗臺提供相位差為60o，經(jīng)過調(diào)制的“雙窄”脈沖（調(diào)制

27、頻率大約為310khz），觸發(fā)脈沖分別由兩路功放進行放大，分別由ublr和ublf進行控制。當(dāng)ublf接地時，第一組脈沖放大電路進行放大。當(dāng)ublr接地時，第二組脈沖放大電路進行工作。脈沖移相由uct端的輸入電壓進行控制，當(dāng)uct端輸入正信號時，脈沖前移，uct端輸入負信號時，脈沖后移，移相范圍為1001600。偏移電壓調(diào)節(jié)電位器rp調(diào)節(jié)脈沖的初始相位，不同的實驗初始相位要求不一樣。雙脈沖觀察孔輸出相位差為60o的雙脈沖，同步電壓觀察孔，輸出相電壓為30v左右的同步電壓，用雙蹤示波器分別觀察同步電壓和雙脈沖，可比較雙脈沖的相位。使用注意事項：單雙脈沖及同步電壓觀察孔在面板上俱為小孔，僅能接示波

28、器，不能輸入任何信號。1. 脈沖控制。面板上部的六檔直鍵開關(guān)控制接到可控硅的脈沖，1、2、3、4、5、6分別控制可控硅vt1、vt2、vt3、vt4、vt5、vt6的觸發(fā)脈沖，當(dāng)直鍵開關(guān)按下時，脈沖斷開，彈出時脈沖接通。2. 一橋可控硅由六只5a800v組成。3. 二橋可控硅由六只5a800v構(gòu)成，另有六只5a800v二極管。4. rc吸收回路可消除整流引起的振蕩。當(dāng)做調(diào)速實驗時需接在整流橋輸出端。平波電抗器可作為電感性負載電感使用，電感分別為50mh、100mh、200mh、700mh, 在1a范圍內(nèi)基本保持線性。使用注意事項：外加觸發(fā)脈沖時，必須切斷內(nèi)部觸發(fā)脈沖。系統(tǒng)整體連接圖：圖2-6有

29、靜差系統(tǒng)整體連接圖2.3轉(zhuǎn)速反饋無靜差系統(tǒng)的配置與設(shè)計，系統(tǒng)整體連接圖實驗設(shè)備及儀器:1mcl系列教學(xué)實驗臺主控制屏。2mcl18組件（適合mcl)或mcl31組件（適合mcl）。3mcl33(a)組件或mcl53組件。4mel-11掛箱（電容箱）。5mel03三相可調(diào)電阻（或自配滑線變阻器）。6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、mel13組件）。7直流電動機m03。8雙蹤示波器。各模塊設(shè)計、配置:一、g（給定）二、fbs（速度變換器）三、速度調(diào)節(jié)器（asr）四、電流調(diào)節(jié)器（acr）五、零速封鎖器（dzs）六、mcl-33掛箱七、mcl11掛箱mcl11掛箱分成兩部分

30、：正弦波逆變電源和單相交流調(diào)壓。1正弦波逆變電源正弦波逆變電源的功能是把直流電逆變成交流電。由波形發(fā)生器產(chǎn)生一50hz、幅度可變的正弦波，送入sg3525中的第9端，和3525的第5腳（為鋸齒波）比較后，輸出經(jīng)調(diào)制（調(diào)制頻率約為10khz）的spwm波形，經(jīng)過倒相器反相后，得到兩路互為反相的pwm驅(qū)動信號，分別驅(qū)動功率場效應(yīng)管vt1、vt2，使vt1、vt2交替導(dǎo)通，從而在高頻變壓器的副邊得到一spwm波形，經(jīng)過lc濾波后，得到一50hz的正弦波，幅度可通過電位器rp進行改變。圖 2-7正弦波逆變電源原理圖比較得：相比于開環(huán)系統(tǒng)與有靜差系統(tǒng)，無靜差系統(tǒng)多了一個電容箱。系統(tǒng)整體連接圖：圖2-8無

31、靜差系統(tǒng)整體連接圖第三章 系統(tǒng)調(diào)試3.1移相觸發(fā)電路調(diào)試（a）用示波器觀察mcl33（或mcl53，以下同）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)。可通過對偏移電壓調(diào)節(jié)單位器及asr輸出電壓的調(diào)整實現(xiàn)。例如：使asr輸出為0v，調(diào)節(jié)偏移電壓，實現(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。3.2各控制模塊調(diào)試1. 速度調(diào)節(jié)器（asr）的調(diào)試，按圖3-1線，dzs(零速封鎖器)的扭子開關(guān)扳向“解除”。 （1）調(diào)整輸出正,負限幅值： “5”“6”端 接m

32、el-11掛箱，使asr調(diào)節(jié)器為pi調(diào)節(jié)器，加入一定的輸入電壓（由mcl18或主控制屏的給定提供，以下同），調(diào)整正、負限幅電位器rp1、rp2，使輸出正負值等于5v。（2）測定輸入輸出特性： 將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（“5”、“6”端短接），使asr調(diào)節(jié)器為p調(diào)節(jié)器，向調(diào)節(jié)器輸入端逐漸加入正負電壓，測出相應(yīng)的輸出電壓，直至輸出限幅值。（3）觀察pi特性： 圖3-1 mcl-18掛箱示意圖拆除“5”、“6”端短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律，改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。反饋電容由外接電容箱改變數(shù)值。2電流調(diào)節(jié)器（acr）的調(diào)試（按圖3-1線）： （

33、1）調(diào)整輸出正,負限幅值 ：“9”、“10”端 接mel-11掛箱，使調(diào)節(jié)器為pi調(diào)節(jié)器，加入一定的輸入電壓，調(diào)整正，負限幅電位器，使輸出正負最大值大于6v。（2）測定輸入輸出特性： 將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（“9”、“10”端短接），使調(diào)節(jié)器為p調(diào)節(jié)器，向調(diào)節(jié)器輸入端逐漸加入正負電壓，測出相應(yīng)的輸出電壓，直至輸出限幅值。（3）觀察pi特性 ：拆除“9”、“10”端短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律，改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。反饋電容由外接電容箱改變數(shù)值。3.變換器（fbs）的調(diào)試：速度變換器（fbs）用于轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，將直流測速發(fā)電機的

34、輸出電壓變換成適用于控制單元并與轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓，作為速度反饋。其原理圖如圖所示。使用時，將測速發(fā)電機的輸出端接至速度變換器的輸入端1和2。分兩路輸出。（1）一路經(jīng)電位器rp2至轉(zhuǎn)速表，轉(zhuǎn)速表(0-2000n/s)已裝在電機導(dǎo)軌上。（2）另一路經(jīng)電阻及電位器rp，由電位器rp中心抽頭輸出，作為轉(zhuǎn)速反饋信號，反饋強度由電位器rp的中心抽頭進行調(diào)節(jié)，由電位器rp輸出的信號，同時作為零速封鎖反映轉(zhuǎn)速的電平信號。4. g（給定）的調(diào)試：原理圖如圖：它的作用是得到下列幾個階躍的給定信號：（1）0v突跳到正電壓，正電壓突跳到0v。（2）0v突跳到負電壓，負電壓突跳到0v。（3）正電壓突跳到負電壓，負電

35、壓突跳到正電壓。正負電壓可分別由rp1、rp2兩多圈電位器調(diào)節(jié)大?。ㄕ{(diào)節(jié)范圍為0-13v左右）。數(shù)值由面板右邊的數(shù)顯窗讀出。只要依次扳動s1、s2的不同位置即能達到上述要求：（1）若s1放在“正給定”位，扳動s2由“零”位到“給定”位即能獲得0v突跳到正電壓的信號，再由“給定”位扳到“零”位能獲得正電壓到0v的突跳。（2）若s1放在“負給定”位，扳動s2，能得到0v到負電壓及負電壓到0v的突跳。（3）s2放在“給定”位，扳動s1，能得到正電壓到負電壓及負電壓到正電壓的突跳。使用注意事項：給定輸出有電壓時，不能長時間短路，特別是輸出電壓較高時，否則容易燒壞限流電阻。3.3開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)

36、的方案設(shè)計進行系統(tǒng)調(diào)試：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，直流電機勵磁電源開關(guān)閉合。b合上主控制屏的綠色按鈕開關(guān)，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出，使uuv、uvw、uwu=200v。注：如您選購的產(chǎn)品為mcl、，無三相調(diào)壓器，直接合上主電源。以下均同。c調(diào)節(jié)給定電壓ug，使直流電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分，調(diào)節(jié)測功機加載旋鈕（或直流發(fā)電機負載電阻），在空載至額定負載的范圍內(nèi)測取78點，讀取整流裝置輸出電壓ud，輸出電流id以及被測電動機轉(zhuǎn)速n。待添加的隱藏文字內(nèi)容1id（a）0.430.480.50.520.590.640.730.9ud（v）240240

37、240240240240240240n（r/min）15101500149314881474145414331395表一 開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試表繪制id -n曲線如下：圖3-2 開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試圖3.4單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)調(diào)試a斷開g（給定）和uct的連接線，asr的輸出接至uct，把asr的“5”、“6”點短接。b合上主控制屏的綠色按鈕開關(guān)，調(diào)節(jié)uuv，uvw，uwu為200伏。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，使被測電動機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分，調(diào)節(jié)asr的調(diào)節(jié)電容以及反饋電位器rp3，使電機穩(wěn)定運行。調(diào)節(jié)測功機加載旋鈕（或直流發(fā)電機負載電阻），在空載至額定負載范圍內(nèi)測取78點，讀

38、取ud、id、n。（這78個點的id最好與上面開環(huán)相同）id（a）0.440.480.510.560.60.660.720.8ud（v）248248248248248248248248n（r/min）15451543154015301526152015161501表二 單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)調(diào)試表 繪制id -n曲線如下：圖3-3 單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)調(diào)試圖使直流電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分，然后突加負載（負載大小同開環(huán)突加負載），用示波器看轉(zhuǎn)速變化過程。3.5單閉環(huán)無靜差系統(tǒng)調(diào)試a斷開asr的“5”、“6”短接線，“5”、“6”端接mel11電容器，可預(yù)置7f，使asr成為pi（比例積分）調(diào)節(jié)器。

39、b調(diào)節(jié)給定電壓ug，使電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分。在額定至空載范圍內(nèi)測取78個點。（這78個點的id最好與上面開環(huán)相同）。id（a）0.420.480.50.250.60.680.720.80ud（v）242242242242242242242242n（r/min）15141511150915081510151115071509表三 單閉環(huán)無靜差系統(tǒng)調(diào)試表繪制id -n曲線如下：圖3-4 單閉環(huán)無靜差系統(tǒng)調(diào)試圖3.6調(diào)試時的注意事項1.雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點上，否則這兩點會通

40、過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個問題。當(dāng)需要同時觀察兩個信號時，必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。2.電機啟動前，應(yīng)先加上電動機的勵磁，才能使電機啟動。在啟動前必須將移相控制電壓調(diào)到零，使整流輸出電壓為零，這時才可以逐漸加大給定電壓，不能在開環(huán)或速度閉環(huán)時突加給定，否則會引起過大的啟動電流，使過流保護動作，報警，跳閘。3.通電調(diào)試時，可先用電阻作為整流橋的負載，待確定電路能正常工作后，再

41、換成電動機作為負載。4.再連接反饋信號時，給定信號的極性必須與反饋信號的極性相反，確保為負反饋，否則會造成失控。5.直流電動機的電樞電流不要超過額定值使用，轉(zhuǎn)速也不要超過1.2倍的額定值。以免影響電機的使用壽命，或發(fā)生意外。6.接入asr構(gòu)成轉(zhuǎn)速負反饋時，為了防止振蕩，可預(yù)先把asr的rp3電位器逆時針旋到底，使調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)最小，同時，asr的“5”、“6”端接入可調(diào)電容（預(yù)置7f）。7.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）。8.三相主電源連線時需注意，不可換錯相序。9.電源開關(guān)閉合時，過流保護發(fā)光二極管可能會亮，只需按下對應(yīng)的復(fù)位開關(guān)sb1即可正常工作。10.起動電機

42、時，需把mel-13的測功機加載旋鈕逆時針旋到底，以免帶負載起動。11.改變接線時，必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色按鈕，同時使系統(tǒng)的給定為零。第四章 測量及分析4.1額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，開環(huán)直流調(diào)速使直流電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分，然后突加負載(燈)，用示波器看轉(zhuǎn)速變化過程，記錄波形如下：橫坐標(biāo)：2.50s；縱坐標(biāo)：200mv圖4-1開環(huán)直流調(diào)速圖說明了開環(huán)直流調(diào)速突然增加負載時，電機轉(zhuǎn)速會迅速變慢，而且不會自動調(diào)節(jié)，恢復(fù)。42無靜差單閉環(huán)僅pi調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速波動圖（即轉(zhuǎn)速無積分）使直流電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分，然后突加負載（負載大小同開環(huán)突加負載），用示波器看轉(zhuǎn)速變

43、化過程，記錄波形如下：橫坐標(biāo)：2.50s；縱坐標(biāo)：200mv圖4-2靜差單閉環(huán)僅pi調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速波動圖說明了當(dāng)負載增加時，系統(tǒng)能迅速調(diào)節(jié)，當(dāng)負載減輕時，系統(tǒng)也能迅速調(diào)節(jié)，使轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速附近?？偨Y(jié)出比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自的缺點，揚長避短，互相補充。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。 43有靜差單閉環(huán)僅p調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速波動圖（即轉(zhuǎn)速有積分）使直流電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分，然后突加負載（負載大小同開環(huán)突加負載），用示波器看轉(zhuǎn)速變化過程，記錄波形如下：橫坐標(biāo)：2.50s；縱坐標(biāo)：200mv圖4-3差單閉環(huán)僅p調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速波動圖說明了當(dāng)增加負載時，電機速度會有所下降，且幅度不大，過一段時間后，會自我恢復(fù)到額定轉(zhuǎn)速附近。因此總結(jié)得出采用比例（p）放大器控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，可使系