直流脈寬(PWM)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究——保護(hù)電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、直流脈寬(pwm)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究保護(hù)電路設(shè)計(jì)摘 要本文基于pwm的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)出應(yīng)用于直流電動機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。首先描述了變頻器的發(fā)展歷程，提出了pwm調(diào)速方法的優(yōu)勢，指出了未來pwm調(diào)速方法的發(fā)展前景，點(diǎn)出了研究pwm調(diào)速方法的意義。應(yīng)用于直流電機(jī)的調(diào)速方式很多，其中以pwm變頻調(diào)速方式應(yīng)用最為廣泛，而pwm變頻器中，h型pwm變頻器性能尤為突出，作為本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，本文將對pwm的理論進(jìn)行詳細(xì)論述。在此基礎(chǔ)上，本文將做出sg3525單片機(jī)控制的h型pwm變頻調(diào)速系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，然后對各個(gè)部分分別進(jìn)行論證，力圖在每個(gè)組成單元上都達(dá)到最好的系統(tǒng)性能。 關(guān)鍵

2、詞：直流調(diào)速； pwm ；sg3525 ；調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)目 錄緒 論1第一章 簡要介紹及設(shè)計(jì)方案21.1 pwm簡介21.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)21.2.1 設(shè)計(jì)已知參數(shù)21.2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)31.2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容31.2.4 現(xiàn)行方案的討論與比較31.2.5 選擇igbt的h橋型主電路的理由41.2.6 采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的理由4第二章 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)52.1 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.2 參數(shù)設(shè)計(jì)6第三章 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)asr,acr83.1 電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)83.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)93.3 轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器、電流反饋調(diào)節(jié)器的整定9第四章 觸發(fā)電路104.1觸發(fā)控制電路設(shè)計(jì)10第五章 保護(hù)電

3、路115.1 整流電路中的保護(hù)電路115.2 pwm電路中的保護(hù)電路115.2.1 主電路中的熔斷器負(fù)責(zé)過流保護(hù)115.2.2 緩沖電路125.3反饋及保護(hù)電路設(shè)計(jì)125.3.1轉(zhuǎn)速檢測裝置選擇125.3.2電流檢測單元13第六章 調(diào)試146.1晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定146.1.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容146.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成和工作原理146.1.3 實(shí)驗(yàn)方法146.2 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)性能測試186.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容186.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和工作原理196.2.3 測試內(nèi)容19總 結(jié)26參考文獻(xiàn)27附 錄28緒 論 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命過程中，電氣自動化在20世紀(jì)的后四十

4、年曾進(jìn)行了兩次重大的技術(shù)更新。一次是元器件的更新，即以大功率半導(dǎo)體器件晶閘管取代傳統(tǒng)的變流機(jī)組，以線形組件運(yùn)算放大器取代電磁放大器件。后一次技術(shù)更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)用于電氣工程，控制器由模擬式進(jìn)入了數(shù)字式。在前一次技術(shù)更新中，電氣系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計(jì)仍采用經(jīng)典控制理論的方法。而后一次技術(shù)更新是設(shè)計(jì)思想和理論概念上的一個(gè)飛躍和質(zhì)變，電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能亦隨之改觀。在整個(gè)電氣自動化系統(tǒng)中，電力拖動及調(diào)速系統(tǒng)是其中的核心部分?，F(xiàn)代的電力拖動控制系統(tǒng)都是由慣性很小的晶閘管、電力晶體管或其他電力電子器件以及集成電路調(diào)節(jié)器等組成的。經(jīng)過合理的簡化處理，整個(gè)系統(tǒng)一般都可以用低階近似。而以運(yùn)算放大器

5、為核心的有源校正網(wǎng)絡(luò)（調(diào)節(jié)器），和由 r、c等元件構(gòu)成的無源校正網(wǎng)絡(luò)相比,又可以實(shí)現(xiàn)更為精確的比例、微分、積分控制規(guī)律,于是就有可能將各種各樣的控制系統(tǒng)簡化和近似成少數(shù)典型的低階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目前，隨著大功率電力電子器件的迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已日臻成熟并日漸成為實(shí)際應(yīng)用的主流，但這并不意味著傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)完全退出了實(shí)際應(yīng)用的舞臺。相反，近幾年交流變頻調(diào)速在控制精度的提高上遇到了瓶頸，于是直流調(diào)速的優(yōu)勢就顯現(xiàn)了出來。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。譬如在對控制精度有較高要求的造紙，轉(zhuǎn)臺，輪機(jī)定位等系統(tǒng)中仍離不開直流調(diào)速裝置，因此加強(qiáng)對直流調(diào)速系統(tǒng)的研究還是很有必要的。第一

6、章 簡要介紹及設(shè)計(jì)方案1.1 pwm簡介脈寬調(diào)制器upw采用美國硅通用公司（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。pwm系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性 ：1）pwm調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡單，需用的功率器件少。2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小。3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍廣，可達(dá)到1：10000左右。4）如果可以與快速響應(yīng)的電動機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)。5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)

7、，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。 6） 直流電源采用不可控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 變頻調(diào)速很快為廣大電動機(jī)用戶所接受，成為了一種最受歡迎的調(diào)速方法，在一些中小容量的動態(tài)高性能系統(tǒng)中更是已經(jīng)完全取代了其他調(diào)速方式。由此可見，變頻調(diào)速是非常值得自動化工作者去研究的。在變頻調(diào)速方式中，pwm調(diào)速方式尤為大家所重視，這是我們選取它作為研究對象的重要原因。1.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)1.2.1 設(shè)計(jì)已知參數(shù)1、拖動設(shè)備：直流電動機(jī)： ，過載倍數(shù)。2、負(fù)載：直流發(fā)電機(jī)： 3、機(jī)組：轉(zhuǎn)動慣量1.2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)1、d，穩(wěn)態(tài)時(shí)無靜差。2、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=1500r

8、/min, 負(fù)載電流0.8a。3、電流超調(diào)量，空載起動到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。1.2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容1、直流脈寬（pwm）調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究主電路設(shè)計(jì)。2、直流脈寬（pwm）調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)【asr acr】。3、直流脈寬（pwm）調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究觸發(fā)電路設(shè)計(jì)。4、直流脈寬（pwm）調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究保護(hù)電路設(shè)計(jì)。其中以4為主要研究內(nèi)容1.2.4 現(xiàn)行方案的討論與比較直流電動機(jī)的調(diào)速方法有三種：調(diào)節(jié)電樞供電電壓u、改變電動機(jī)主磁通、改變電樞回路電阻r。改變電阻調(diào)速缺點(diǎn)很多，目前很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)及電車等調(diào)速性能要求不高或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長的傳動系統(tǒng)中采用。弱磁調(diào)速范圍不

9、大，往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。改變電樞電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有三種：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組、靜止可控整流器、直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。由于旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組缺點(diǎn)太多，采用汞弧整流器和閘流管這樣的靜止變流裝置來代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，形成所謂的離子拖動系統(tǒng)。離子拖動系統(tǒng)克服旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組的許多缺點(diǎn)，而且縮短了響應(yīng)時(shí)間。目前，采用晶閘管整流供電的直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。由于以上種種原因，所以選擇了脈寬調(diào)制變換器進(jìn)行

10、改變電樞電壓的直流調(diào)速系統(tǒng)。1.2.5 選擇igbt的h橋型主電路的理由igbt的優(yōu)點(diǎn)：1)igbt的開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小。2)在相同電壓和電流定額的情況下，igbt的安全工作區(qū)比gtr大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。3)igbt的通態(tài)壓降比vdmosfet低，特別是在電流較大的區(qū)域。4)igbt的輸入阻抗高，其輸入特性與電力mosfet類似。5)與電力mosfet和gtr相比，igbt的耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)可保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。在眾多pwm變換器實(shí)現(xiàn)方法中，又以h型pwm變換器更為多見。這種電路具備電流連續(xù)、電動機(jī)四象限運(yùn)行、無摩擦死區(qū)、低速平穩(wěn)性好等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)以h

11、型pwm直流控制器為主要研究對象。1.2.6 采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的理由同開環(huán)控制系統(tǒng)相比，它具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。由于閉環(huán)系統(tǒng)的這些優(yōu)點(diǎn)因此選用閉環(huán)系統(tǒng)。單閉環(huán)速度反饋調(diào)速系統(tǒng)，采用pi控制器時(shí)，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差為零。但是如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，如果要求快速起制動，突加負(fù)載動態(tài)速降小等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。在要求較高的調(diào)速系統(tǒng)中，一般有兩個(gè)基本要求：一是能夠快速啟動制動；二是能夠快速克服負(fù)載、電網(wǎng)等干擾。通過分析發(fā)現(xiàn)，如果要求快速起動，必須使直流電動機(jī)在起動過程中輸出最大的恒定允許電磁轉(zhuǎn)矩，即最大的恒定允許電樞電流，當(dāng)電樞電流保持

12、最大允許值時(shí)，電動機(jī)以恒加速度升速至給定轉(zhuǎn)速，然后電樞電流立即降至負(fù)載電流值。如果要求快速克服電網(wǎng)的干擾，必須對電樞電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二章 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)圖2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖2.1 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直流脈寬調(diào)速電路原理圖如圖2.1 所示, 其中直流斬波電路可看成降壓型變換器和升壓型變換器的串聯(lián)組合,采用igbt作為自關(guān)斷器件,利用集成脈寬調(diào)制控制sg3525 產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號作為驅(qū)動信號,由兩個(gè)igbt 及其反并聯(lián)的續(xù)流二極管組成。工作工程如下：單相220v交流電經(jīng)橋式整流電路，濾波電路變成直流電壓加在p、n兩點(diǎn)間，直流斬波電路上端接p點(diǎn)，下端接n點(diǎn)，中點(diǎn)公共端(com)。若使c

13、om端與電機(jī)電樞繞組a端相接，b端接n，可使電機(jī)正轉(zhuǎn)。若t2截止，t1周期性地通斷，在t1導(dǎo)通的t。時(shí)間內(nèi)，形成電流回路pt1一ab-n，此時(shí)uab0， ab0；在t1截止時(shí)由于電感電流不能突變，電流ab經(jīng)d2續(xù)流形成回路為a-b-d2-a，仍有uab0，iab0，電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動狀態(tài)(第一象限)，t1，d2構(gòu)成一個(gè)buck變換器。若t1截止，t2周期性地通斷，在t2導(dǎo)通的t。時(shí)間內(nèi)，形成電流回路at2一b_a；在t2截止時(shí)，由于電感電流不能突變，電流ab經(jīng)d1續(xù)流形成回路為ad1一pn a，此時(shí)uab0，lab0，電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)制動狀態(tài)(第二象限)，t2，d1構(gòu)成一個(gè)boost變換器。只要

14、改變t1，t2導(dǎo)通時(shí)間的大小，即改變給t1，t2所加門極驅(qū)動信號脈沖的寬度，即可改變uab和iab的大小調(diào)控直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。若使com端與電機(jī)電樞繞組a端相接，b端接n，可使電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動或制動狀態(tài)(i，象限)，若使com端與b相接而a端接n，可使電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動或制動狀態(tài)(ii，iv象限)。正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)電機(jī)電樞繞組的連接通過狀態(tài)開關(guān)進(jìn)行切換。這樣僅用兩個(gè)開關(guān)器件就可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)行。電機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)測速發(fā)電機(jī)以及fbs(轉(zhuǎn)速變換器)輸出到asr(轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器)，作為asr的輸入并和給定電壓比較，組成系統(tǒng)的外環(huán)，asr的輸出作為acr(電流調(diào)節(jié)器)的輸入并和主電路電流反饋信號進(jìn)行

15、比較作為系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)。由于電流調(diào)節(jié)器的輸出接到sg3525的第2腳，r2為限流電阻，所以要求電流調(diào)節(jié)器再通過一個(gè)反號器的輸出電壓的極性必須為正，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定則又要求其輸出電壓信號為正，最后轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定選擇了負(fù)極性的可調(diào)電壓。asr和acr均采用pi調(diào)節(jié)器，利用電流負(fù)反饋與速度調(diào)節(jié)器輸出限幅環(huán)節(jié)的作用，使系統(tǒng)能夠快速起制動，突加負(fù)載動態(tài)速降小，具有較好的加速特性。在這里用sn74ls14構(gòu)成的反相器可以滿足要求。2.2 參數(shù)設(shè)計(jì)（1）igbt參數(shù)igbt（insulated gate bipolor transistor）絕緣柵極雙極晶體管。這種器件具有mos門極的高速

16、開關(guān)性能和雙極動作的高耐壓、大電流容量的兩種特點(diǎn)。其開關(guān)速度可達(dá)1ms，額定電流密度100a/cm2，電壓驅(qū)動，自身損耗小。其符號和波形圖如圖2-6所示。設(shè)計(jì)中選的igbt 管的型號是irgpc50u,它的參數(shù)如下：管子類型：nmos 場效應(yīng)管極限電壓vm：600v極限電流im：27 a耗散功率p：200 w額定電壓u：220v額定電流i：1.2a圖2.6 igbt信號及波形圖(3)緩沖電路參數(shù)h橋電路中采用了緩沖電路，由電阻和電容組成。igbt的緩沖電路功能側(cè)重于開關(guān)過程中過電壓的吸收與抑制，這是由于igbt的工作頻率可以高達(dá)30-50khz；因此很小的電路電感就可能引起頗大的di/dtlc

17、 ，從而產(chǎn)生過電壓，危及igbt的安全。逆變器中igbt開通時(shí)出現(xiàn)尖峰電流，其原因是由于在剛導(dǎo)通的igbt負(fù)載電流上疊加了橋臂中互補(bǔ)管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流，所以在此二極管恢復(fù)阻斷前，剛導(dǎo)通的igbt上形成逆變橋臂的瞬時(shí)貫穿短路，使ic出現(xiàn)尖峰，為此需要串入抑流電感，即串聯(lián)緩沖電路，或放大igbt的容量。緩沖電路參數(shù)：經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出緩沖電路電阻r=10k；電容c=0.75f。(3)泵升電路參數(shù)泵升電路由一個(gè)電容量大的電解電容、一個(gè)電阻和一個(gè)vt組成。泵升電路中電解電容選取c=2000f ；電壓u=450v；vt選取irgpc50u型號的igbt管；電阻選取r=20 。第三章 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

18、asr,acr圖3.13.1 電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)因?yàn)?i% 5%且tl/ti =23.98/6.7td，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(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)過的時(shí)間即為拖動系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。測試時(shí)電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除。mcl31的給定電位器rp1逆時(shí)針調(diào)到底，使uct=0。合上主電路電源開關(guān)。電動機(jī)m加額定勵(lì)磁。調(diào)節(jié)uct，將電機(jī)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(jī)完全停止后，突然合上主電路開關(guān)，給電樞加電壓，用示波器拍攝過渡過程曲線，如下圖：圖6.2 過渡過程曲線5 測

19、速發(fā)電機(jī)特性utg=f(n)的測定實(shí)驗(yàn)線路如圖6.3所示圖6.3電動機(jī)加額定勵(lì)磁，逐漸增加觸發(fā)電路的控制電壓uct，分別讀取對應(yīng)的utg,n的數(shù)值若干組，即可描繪出特性曲線utg=f(n)。表6.5n（r/min）1551131612301106921u (v)6.335.365.014.503.746.2 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)性能測試6.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、pwm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；6、h型pwm變換器不同控制方式時(shí)的性能測試。6.2.2 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

20、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2.11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)動電路，fa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（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。6.2.3 測試內(nèi)容測試11sg3525性能測試（1）用示波器觀察“1”端（即sg3

21、525的5腳）的電壓波形，波形(1v，20s)如圖6.4為：圖6.4 5腳的波形（2）用示波器觀察“2”端（即sg3525的13腳）的電壓波形(5v，20s)，波形如圖6.5為：圖6.5 13腳的波形（3）用導(dǎo)線將“g”的“1”和“upw”的“3”相連，分別調(diào)節(jié)正負(fù)給定，記錄“2”端輸出的最大占空比(占空比=50%，5v，20s)的波形如圖6.6為：圖6.6 最大占空比時(shí)的波形最小占空比(占空比=13%，5v，20s)的波形如圖圖6.7為：圖6.7 最小占空比時(shí)的波形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，用示波器觀察“dld” 的“1”和“2”端

22、的輸出波形(20mv，10s)，并記錄延時(shí)時(shí)間：td= 3.8s（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(50mv，20s)，分別測量vvt1.gs和vvt2.gs以及vvt3.gs和vvt4.gs的死區(qū)時(shí)間：tdvt1.vt2= 1.6stdvt3.vt4= 3.6s(注意：由于在學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中，只有mel-03的三相可調(diào)電阻掛箱，而沒有mel-13的測功機(jī)掛箱，所以在下列幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中提到的額定負(fù)載都是由mel-03掛箱的可調(diào)電阻串聯(lián)直流發(fā)電機(jī)m03來得到的)測試21開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試（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

23、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)1400r/min。c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)上，再次調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的1400r/min，調(diào)節(jié)mcl-31（或mcl-iii型主控制屏）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，s4開關(guān)撥向“正給定”，改變可調(diào)電阻加載旋鈕（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)測取6個(gè)點(diǎn)，記錄相

24、應(yīng)的轉(zhuǎn)速n和直流發(fā)電機(jī)電流id，特性曲線見圖6.8。表6.6 開環(huán)正給定高速的數(shù)據(jù)記錄 n=1400r/minn(r/min)1400138013611355134913431337id(a)0.600.700.800.850.900.951.00圖6.8 開環(huán)正給定高速的特性曲線調(diào)節(jié)rp3，使n=1000 r/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，特性曲線見圖6.9和圖6.10。表6.7開環(huán)正給定中速的數(shù)據(jù)記錄 n=1000r/minn(r/min)1003989970950935923908id(a)0.440.500.600.700.800.90

25、1.00 圖6.9 開環(huán)正給定中速的特性曲線表6.8 開環(huán)正給定低速的數(shù)據(jù)記錄 n=500r/minn(r/min)503479458441420393361id(a)0.250.350.450.550.650.851.00圖6.10 開環(huán)正給定低速的特性曲線斷開主電源，s4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，特性曲線見圖6.11。表6.9 開環(huán)負(fù)給定高速的數(shù)據(jù)記錄 n=1400r/minn(r/min)1405139313831370134513281305id(a)0.560.600.650.700.800.901.00 圖6.11 開環(huán)負(fù)給定高速的特性曲線調(diào)節(jié)r

26、p3，使n=1000/min和n=500r/min，作同樣的記錄，可得到電機(jī)在負(fù)給定后中速和低速時(shí)的機(jī)械特性，特性曲線見圖6.12和圖6.13。表6.10 開環(huán)負(fù)給定中速的數(shù)據(jù)記錄 n=1000r/minn(r/min)1000985971950928899882id(a)0.420.500.550.650.750.901.00圖6.12 開環(huán)負(fù)給定中速的特性曲線表6.11 開環(huán)負(fù)給定低速的數(shù)據(jù)記錄 n=500r/minn(r/min)500473450429398367336id(a)0.250.350.450.550.700.851.00圖6.13 開環(huán)負(fù)給定低速的特性曲線 （4）計(jì)算轉(zhuǎn)速

27、反饋系數(shù)和電流反饋系數(shù) 通過上面給定的數(shù)據(jù)可以算得： 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=0.0035 電流反饋系數(shù)=0.2 v/a2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)正負(fù)限幅電位器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mel11電容器，預(yù)置57f； cs5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)

28、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。 （3）系統(tǒng)閉環(huán)機(jī)械特性測定s2開關(guān)打向“給定”，s1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。3系統(tǒng)靜特性測試 （1）機(jī)械特性n=f（id）的測定s2開關(guān)打向“給定”，s1開關(guān)扳向上至“正給定”，調(diào)節(jié)mcl-10的rp3電位器，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速至1400 r/min，再調(diào)節(jié)可調(diào)電阻加載旋鈕（或發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻rg），在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)分別記錄6點(diǎn)，可測出系統(tǒng)正轉(zhuǎn)時(shí)的靜特性曲線n=f（id），特性曲線見圖6.14

29、。表6.12 閉環(huán)正給定時(shí)的數(shù)據(jù)記錄n(r/min)1419140413901373136613551343i(a)0.350.450.500.550.600.650.70圖6.14 閉環(huán)正給定時(shí)的靜特性曲線 s2開關(guān)打向“給定”，s1開關(guān)打向下至“負(fù)給定”，調(diào)節(jié)mcl-10的rp4電位器，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速至1400 r/min，再調(diào)節(jié)可調(diào)電阻加載旋鈕（或發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻rg），在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)分別記錄6點(diǎn)，可測出系統(tǒng)反轉(zhuǎn)時(shí)的靜特性曲線n=f（id），特性曲線見圖6.15。表6.13 閉環(huán)負(fù)給定時(shí)的數(shù)據(jù)記錄n(r/min)1506149614841474146114481436i(a)0.400.450.500.550.600.650.70圖6.15 閉環(huán)負(fù)給定時(shí)的靜特性曲線 （2）閉環(huán)控制特性n=f(ug)的測定s2開關(guān)打向“給定”，s1開關(guān)扳向上至“正給定”，調(diào)節(jié)mcl-10的rp3電位器，記錄ug和n，即可測出閉環(huán)控制特性n=f(ug)，特性曲線見圖6.16。表6.14 閉環(huán)控制特性的數(shù)據(jù)記錄n(r/min)142013731310122011861076914ug(v)1.961.841.761.681.611.461.25 圖6.16 閉環(huán)控制特性曲