運動控制實驗指導(dǎo)書(B)

1、緒論一、DKSZ-1主控制屏DK01介紹一、電源部分電源部分的面板如圖0-1所示。在面板上布置了主電源、低壓直流電源的輸出端及控制開關(guān)、勵磁電源輸出端、交流電壓表、轉(zhuǎn)速表、直流電壓表、直流電流表等。 1主電路電源 主電路電源由面板上部的按鈕開關(guān)控制，按“閉合”按鈕，則主電路電源接通，“主電路電源輸出”端A2、B2、C2帶電。三相交流電源電壓由左上部的交流電壓表指示，并由“交流電源電壓指示”開關(guān)控制而分別觀測UAB、UBC、UCA三個線電壓。 三相電源均配置有帶氖泡指示（熔斷時亮）的3A 熔斷絲。主電路電源輸出端配置有三相電流互感器，為電流反饋、零電流檢測，過流保護(hù)等提供電流信號，其輸出端TA1

2、、TA2、TA3已通過內(nèi)部連結(jié)接至DK02掛箱中電流變換器的相應(yīng)輸入端。 主電路電源的輸出電壓由“調(diào)速電源選擇開關(guān)”控制； 當(dāng)開關(guān)置“交流調(diào)速”檔時，A2、B2、C2輸出線電壓250V； 當(dāng)開關(guān)置“直流調(diào)速”檔時，A2、B2、C2輸出線電壓200V。 2勵磁電源 開關(guān)撥向“開”勵磁電源輸出為230V的直流電壓，并有發(fā)光二極管指示電源是否正常，還接有0.5A熔絲保護(hù)。勵磁電源為直流電機提供勵磁電流。由于勵磁電源熔絲容量有限，一般不要作為其它直流電源使用。 3低壓直流控制電源 低壓直流控制電源由面板左上角的“低壓控制電源”開關(guān)控制，“低壓電源輸出”端有15V，+5V，二組+24V低壓直流控制電源。

3、其中15V電源作為控制系統(tǒng)的電源，其中一組與15V共地的+24V為脈沖功放級電源，同時連線至DK0l上的五芯插座，另一組地線單獨的24V連線至DK0l左板上的輸出插口；+5V電源為交、直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行微機控制實驗提供了條件。4脈沖選擇及工作狀態(tài)指示 在面板中間有“觸發(fā)電路脈沖指示”及“橋工作狀態(tài)指示”。當(dāng)“觸發(fā)電路脈沖指示”指示為“寬”時，晶閘管上的觸發(fā)脈沖為后沿固定、前沿可變的寬脈沖鏈；當(dāng)“觸發(fā)電路脈沖指示”指示為“窄”時，晶閘管上的觸發(fā)脈沖為互差600的雙窄脈沖；當(dāng)“橋工作狀態(tài)指示”指示為“變頻”時，組晶閘管上的觸發(fā)脈沖來自DK06掛箱上環(huán)形分配器產(chǎn)生的逆變器觸發(fā)脈沖；當(dāng)“橋工作狀態(tài)指示”

4、指示為“其它”時，組晶閘管上的觸發(fā)脈沖為來自GT板的雙窄脈沖。“觸發(fā)電路脈沖指示”和“橋工作狀態(tài)指示”由控制柜內(nèi)GT和AP2板上的鈕子開關(guān)來分別控制。5面板儀表 電源面板下部設(shè)置有2000r/min的轉(zhuǎn)速表、300V直流電壓表，2A的電流表，均為中零式，能為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)速，電壓、電流指示。轉(zhuǎn)速表的輸入信號為測速發(fā)電機的輸出信號，如實際轉(zhuǎn)速與指示轉(zhuǎn)速不相符，可打開控制屏后蓋，調(diào)節(jié)表后部上的電位器，使兩值相符。面板上部有交流電壓表和交流電流表，可供交流調(diào)速系統(tǒng)實驗時使用。圖0-1 主控制屏電源部分面板圖（DK01）二、主電路及觸發(fā)電路部分該部分面板裝有12只晶閘管、6只整流二極管，觸發(fā)電路，

5、脈沖功放電路及同步變壓器，電抗器等，其面板如圖0-2所示。1功率半導(dǎo)體元件 面板上有兩組晶閘管變流橋。其中VTlVT6為正組橋（I組橋），由KP5-8晶閘管元件構(gòu)成，一般不可逆系統(tǒng)、可逆系統(tǒng)的正橋、交-直-交變頻器的整流部分均使用正組元件，由VT1VT6組成反組橋（組橋），元件為KP5-12晶閘管，可逆系統(tǒng)的反橋，交-直-交變頻器的逆變部分使用反組元件；同時還配置了VDlVD6六只整流二極管，可用作串聯(lián)二極管式逆變器中的二極管，也可構(gòu)成不可控整流橋作為直流電源，元件的型號為KZ5-10。所有這些功率半導(dǎo)體元件均配置有阻容吸收、熔絲保護(hù)，電源側(cè)、直流環(huán)節(jié)、電機側(cè)均配置有壓敏電阻或阻容吸收等過電壓

6、保護(hù)措施。2同步變壓器 面板上部為同步變壓器，其連線已在內(nèi)部接好，連接組為Y一1?？稍凇巴诫娫从^察孔”觀察同步電源的相位。3電抗器 主回路中使用的平波電抗器L放置在面板的中間，共有4檔電感值，分別為50mH、100mH、200mH、700mH，可根據(jù)實驗需要選擇電感值。4觸發(fā)電路 面板上有（組）GTF正組觸發(fā)（脈沖）裝置和（組）GTR反組觸發(fā)（脈沖）裝置，分別通過開關(guān)連至VF正組晶閘管，和VR反組晶閘管的門極、陰級。開關(guān)撥向“接通”時，晶閘管上接有觸發(fā)脈沖，開關(guān)撥向“斷開”時，晶閘管上沒有觸發(fā)脈沖。正、反組的脈沖功放電路分別由 Ublf 和Ublr 控制。將Ublf 和Ublr 接地，則相應(yīng)

7、的脈沖功放級開放，晶閘管上有脈沖，Ublf 和Ublr 懸空則相應(yīng)的晶閘管橋無脈沖。開關(guān)上方有“單脈沖觀察孔”和“雙脈沖孔”，當(dāng)“觸發(fā)電路脈沖指示”為“窄”時，在此兩組觀察孔觀察到的分別是單脈沖和互差600的雙脈沖；如“觸發(fā)電路脈沖指示”為“寬”時，則觀察到的是后沿固定、前沿可變的寬脈沖鏈。這兩組觀察孔一般只觀察正組變流橋的觸發(fā)脈沖。面板右上角有“鋸齒波斜率調(diào)節(jié)與觀察孔”，“移相控制電壓”和“偏移電壓”。從鋸齒波觀察孔中能觀察到集成觸發(fā)電路a、b、c三組的鋸齒波，調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器可使鋸齒波斜率發(fā)生變化，要求a、b、c三相的鋸齒波斜率相同。偏移電壓調(diào)節(jié)電位器可調(diào)節(jié)偏移電壓Ub的數(shù)值。移相控制電壓

8、輸入端應(yīng)接實驗時所需的移相電壓Uct。 5串聯(lián)電感及電阻 在面板的左下角安放著三組供串聯(lián)電感式變頻調(diào)速系統(tǒng)實驗使用的電感及電阻。圖0-2 主控制屏主電路及觸發(fā)電路部分面板圖二、THMF-1型三相異步電機變頻調(diào)速裝置介紹THMF-1型三相異步電機變頻調(diào)速實驗裝置，從應(yīng)用的角度出發(fā)全面展示了通用變頻器的控制原理和應(yīng)用方法，理論聯(lián)系實際，除了在計算機上實現(xiàn)了原理性仿真演示外還實時逐點測試變頻器內(nèi)各種工作原理波形，是學(xué)習(xí)交流調(diào)速原理的理想設(shè)備。它適用于工業(yè)自動化、機電一體化、電氣技術(shù)、數(shù)控技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)。交一直一交電壓型變頻器的關(guān)鍵技術(shù)是PWM調(diào)制方法。目前工業(yè)應(yīng)用主要有正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）、三

9、次諧波注入式脈寬調(diào)制（THI-PWM或馬鞍波PWM）、空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）。THMF-1型變頻調(diào)速系統(tǒng)能直觀、靈活地演示上述三種調(diào)制方法，并能設(shè)置16種V/f 曲線，觀察電機內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場模擬軌跡。一、裝置面板操作與測試孔功能說明實驗裝置面板上清晰地畫出了系統(tǒng)的方框圖。各框圖分別說明如下：1總開關(guān)：合上開關(guān)之后，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)向、升速和降速等各種操作及波形測試。2驅(qū)動開關(guān)：用于接通或斷開電機供電，電機轉(zhuǎn)動之后切勿開斷。3電壓函數(shù)選擇開關(guān)K1、K2、K3、K4：選擇開關(guān)的不同狀態(tài)組合，可以選擇24=16根Vf 曲線。開關(guān)置于向上位置時定義為1；置于向下位置時為0。4轉(zhuǎn)向、增速、減速鍵：用于

10、控制逆變器輸出頻率的增加、減少及電機的轉(zhuǎn)向。每按增速或減速鍵一次，頻率改變0.5Hz。轉(zhuǎn)向鍵每按一次則電機旋轉(zhuǎn)方向改變一次。5轉(zhuǎn)向指示：指示電機的轉(zhuǎn)向。紅燈表示為正轉(zhuǎn)、綠燈表示為反轉(zhuǎn)。6跳線：在主面板的中部偏上處有兩組跳線，當(dāng)兩組跳線均開路時為SPWM調(diào)制控制方式；用短路帽短接上面一組跳線時為三次諧波注入（馬鞍波）PWM調(diào)制控制方式；用短路帽短接下面一組跳線時為空間電壓矢量調(diào)制控制方式。7計算機通信接口：用于本設(shè)備與計算機聯(lián)機?？稍谟嬎銠C上實現(xiàn)仿真或由計算機的鍵盤來控制該設(shè)備。通信必須使用本公司所提供的專用軟件及聯(lián)接電纜。8磁通軌跡觀察：X、Y、0V用于連接到示波器的X、Y通道，觀測磁通軌跡。

11、9三相逆變器：功率器件的控制信號測試孔VG1VG6。10信號波形測試孔117：（1）測試孔1、9：輸出為直流電壓，其數(shù)值正比于變頻器輸出電壓基波分量的幅值。（2）測試孔2、3、4：在SPWM工作方式、馬鞍波PW工作方式下觀察三相參考波的波形。（3）測試孔5、14：三角波載波信號觀測孔。（4）測試孔6、7、8：三相脈寬調(diào)制波形觀測孔。（5）測試孔10、11、12：空間電壓矢量控制方式下三相逆變器各相的開關(guān)狀態(tài)指示。三相開關(guān)狀態(tài)組合構(gòu)成空間電壓矢量。（6）測試孔13：在空間電壓矢量PWM方式下PWM波形。（7）測試孔15、16、17：三相空間電壓矢量PWM調(diào)制信號。切勿在電機運行中堵轉(zhuǎn)，否則會導(dǎo)致

12、無法修復(fù)的后果!二、計算機聯(lián)機運行說明安裝說明企業(yè)目前有兩種規(guī)格的接口方式，使用方法分別如下：（1）PCN電路接口卡形式首先把PCN電路接口卡插入計算機空閑的ISA插槽中，并用扁平通訊電纜線將PCN卡插口與THMF-1型上的計算機接口連接，這樣通訊的硬件的連接就完成了。將軟盤中的中的THMF.exe復(fù)制到硬盤（為了加快程序運行速度），直接點擊運行THMF.exe文件，再點擊Unzip按鈕，將文件全部都解壓縮到硬盤上（默認(rèn)為c：THMF），點擊CIose按鈕關(guān)閉安裝程序，軟件安裝就完成了。（2）計算機并口形式用扁平通訊電纜線將計算機的并口與THMF-1型上的計算機接口連接，這樣通訊的硬件的連接就

13、完成了。將軟盤中的中的THMF.exe復(fù)制到硬盤（為了加快程序運行速度），直接點擊運行THMF.exe文件，再點擊Unzip按鈕，將文件全部都解壓縮到硬盤上（默認(rèn)為c：THMF），點擊CIose按鈕關(guān)閉安裝程序，軟件安裝就完成了。2使用說明實驗裝置正常操作的順序應(yīng)為：先電腦開機，運行程序，進(jìn)入界面，再打開THMF-1型的驅(qū)動開關(guān)，然后打開THMF-1型電源開關(guān)，將頻率退到0Hz，進(jìn)行聯(lián)機實驗；關(guān)機的時候，順序相反。然后啟動計算機，進(jìn)入操作系統(tǒng)，在WINDOS9x中MS-DOS方式下，對于各連接方式只需分別運行其主程序即可。（1）PCN電路接口卡形式 主程序：Thmfn.exe（2）計算機并口形

14、式 主程序：Thmfn378.exe當(dāng)進(jìn)入歡迎主界面時，打開THMF-1型實驗裝置的總開關(guān)，觀察面板上數(shù)碼顯示的狀態(tài)，如果顯示的不是000，請點動減速按鍵，使其顯示為000：若轉(zhuǎn)向指示為反轉(zhuǎn)（綠燈亮）請點動轉(zhuǎn)向控制按鍵，將其換為正轉(zhuǎn)狀態(tài)（紅燈亮）。因為軟件系統(tǒng)初始化為從零轉(zhuǎn)速、正轉(zhuǎn)開始。在軟件系統(tǒng)中，前面介紹的三種調(diào)速方式，通過快捷鍵方式進(jìn)行選擇（在處于停機狀態(tài)下，即停止開關(guān)處于停止?fàn)顟B(tài)，按“s”鍵選擇SPWM方式，按“m”選擇三次諧波注入方式的馬鞍波SPWM方式，按“v”選擇空間電壓矢量SVPWM方式）；然后按“w”鍵聯(lián)機，按“r”開始運行；運行中，按住小鍵盤處的“+”鍵，升高頻率，“-”鍵

15、降低頻率；“d”鍵為轉(zhuǎn)向控制，即當(dāng)按下“d”一次，電機換向一次，同時轉(zhuǎn)向指示燈指示電機轉(zhuǎn)向。觀測波形：通過鼠標(biāo)或鍵盤移動界面視圖中的十字光標(biāo)到所要觀測的地方，就能在界面上方區(qū)域觀察到相應(yīng)點的波形，由于三次諧波與SPWM方式工作原理一致，所以其觀測點就是SPWM方式的觀測點?？臻g電壓矢量方式時觀測點在SVPWM處。 鍵盤具體操作說明如下： “+”：提升轉(zhuǎn)速。 “-”：降低轉(zhuǎn)速。 “d”：切換電機轉(zhuǎn)向。 “r”：電機起停開關(guān)。 “w”：聯(lián)網(wǎng)開關(guān)。 “s”：在停機狀態(tài)切換到SPWM方式 “m”：在停機狀態(tài)切換到馬鞍波方式 “v”：在停機狀態(tài)切換到SVPWM方式 “q”：退出此程序。 由于該系統(tǒng)可用于

16、多媒體教學(xué)場合對學(xué)生進(jìn)行三相變頻調(diào)速的原理性講學(xué)，所以界面上所顯示的波形都是理論的波形，所以，該軟件可在不聯(lián)機的狀態(tài)下運行并觀測各點的波形（方法同聯(lián)機一樣）。 注意：由于PCN電路卡和計算機并口直接取計算機的直流電源，所以，將控制電路卡和并口插入計算機前請務(wù)必檢查有無短路故障，再斷開計算機電源，以免損毀計算機電源甚至損壞計算機；其次，在將連接排線到實驗箱前，請勿帶電操作。實驗二 雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)由給定器、速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)裝置、速度變換器、電流變換器等環(huán)節(jié)組成。一、基本知識1給定器G的原理圖如圖1-7所示。圖1-7 給定器工作原理圖圖1-7

17、 電壓給定原理圖電壓給定器由兩個電位器RP1、RP2及兩個鈕子開關(guān)Sl、S2組成。Sl為正負(fù)極性轉(zhuǎn)換開關(guān)，RP1、RP2分別用來調(diào)節(jié)正負(fù)電壓的大小，最大輸出電壓為12V，S2為開停開關(guān)，輸出電壓面板上有表指示。2零速封鎖器DZS零速封鎖器的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓均為零時（即在停車狀態(tài)下），封鎖各調(diào)節(jié)器，保證電機不會爬行。3速度變換器FBS速度變換器為速度檢測變換環(huán)節(jié)，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1-8所示。 圖1-8 速度變換器原理圖4速度調(diào)節(jié)器ASR速度調(diào)節(jié)器原理圖如圖1-9所示。圖1-9中，由二極管VD3、V

18、D4和電位器RPl、RP2組成正負(fù)限幅可調(diào)的限幅電路。由C5、R5組成反饋微分校正網(wǎng)絡(luò)，有助于抑制振蕩，減少超調(diào)，速度調(diào)節(jié)器可為比例調(diào)節(jié)器，也可接成比例積分調(diào)節(jié)器，場效管VT1，為零速封鎖電路，當(dāng)A端為0V時，VD5導(dǎo)通，將調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)短接而封鎖；當(dāng)A端為-15V時，VD5夾斷，調(diào)節(jié)器投入工作。RP3為放大系數(shù)調(diào)節(jié)電位器，RP4為調(diào)零電位器。圖1-9 速度調(diào)節(jié)器原理圖5電流調(diào)節(jié)器ACR電流調(diào)節(jié)器工作原理基本上與速度調(diào)節(jié)器相同，與速度調(diào)節(jié)器相比，增加了4個輸入端，“2”端接推信號，“4”和“6”接邏輯控制器的相應(yīng)輸出端UZ和UF，當(dāng)這一端為高電平時，三極管VT1、VT2導(dǎo)通將 SKIPIF 1

19、 0 信號對地短接，用于邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。VT3、VT4組成互補輸出電流放大級。電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖1-10所示。 6電流反饋與過流保護(hù)FBC+FA電流檢測為交流測的電流互感器反映電流大小的信號經(jīng)三相橋式整流電路整流后加至RP1、RP2及R1、R2、VD7上，RP1的可動觸點輸出作為電流反饋信號，反饋強度由RP1調(diào)節(jié)。RP2可動觸點與過流保護(hù)電路相連，輸出過流信號，動作電流的大小由RP2調(diào)節(jié)。當(dāng)主電路電流超過某一數(shù)值后，VST1導(dǎo)通，VT2截止，VT3導(dǎo)通，使繼電器K動作，關(guān)閉主電路電源開關(guān)，并使小電珠H發(fā)亮。表示已跳閘。正常工作時，VT3截止，繼電器K不得電。當(dāng)過流時，VT2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?/p>

20、，在集電極輸出一個高電平至電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入端，作為過流推信號。SB為復(fù)位按鈕，當(dāng)過流動作后，如過流故障排除，則須按下SB以解除，恢復(fù)正常工作。原理圖如圖1-11所示。圖1-10 電流調(diào)節(jié)器原理圖圖1-11 電流反饋與過流保護(hù)原理圖7觸發(fā)裝置GT和I組脈沖放大器AP1實驗中采用主控制屏DK01的觸發(fā)裝置為集成觸發(fā)電路，在由KC04，KC41，KC42集成觸發(fā)電路芯片基礎(chǔ)上，增加了由CD4066，CD4069等芯片構(gòu)成的模擬開關(guān)，以控制輸出觸發(fā)脈沖的形式。KC04是移相集成觸發(fā)器，KC41是六路雙脈沖形成器，KC41與三塊KC04可組成三相全控橋雙脈沖觸發(fā)電路。KC42為脈沖列調(diào)制形成器，以

21、減小觸發(fā)電源功率及脈沖變壓器體積，提高脈沖前沿陡度。三相集成觸發(fā)電路如圖1-12所示。圖1-12 三相變流橋集成觸發(fā)電路二、實驗?zāi)康?了解雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。2熟悉DKSZ-1型電機控制系統(tǒng)實驗裝置主控制屏DK01的結(jié)構(gòu)及調(diào)試方法。3掌握雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。三、實驗線路實驗線圖如圖1-13所示。G:給定器 DZS：零速封鎖器 ASR：速度調(diào)節(jié)器 ACR：電流調(diào)節(jié)器GT：觸發(fā)裝置 FBS：速度變換器 FA：過流保護(hù)器 FBC：電流變換器AP1：組脈沖放大器圖1-13 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖四、實驗設(shè)備與儀器1主控制

22、屏DK012直流電動機-直流發(fā)電機-測速發(fā)電機組3DK02、DK03掛箱4滑線電阻器5DK15電容掛箱6雙蹤示波器7萬用表五、實驗內(nèi)容和方法1主控制屏調(diào)試及開關(guān)設(shè)備（1）打開電源開關(guān)，觀察各指示燈與電壓表指示是否正常。（2）將主控制屏電源板上的調(diào)速電源選擇開關(guān)撥至直流調(diào)速檔觸發(fā)電路脈沖指示應(yīng)顯示窄；橋工作狀態(tài)指示“其它”。（3）觸發(fā)電路的調(diào)試，用示波器觀察觸發(fā)電路單脈沖，雙脈沖是否正常，觀察三相的鋸齒波并調(diào)整a、b、c三相的鋸齒斜率調(diào)節(jié)電位器，使三相鋸齒波斜率盡可能一致，相互間隔600（已調(diào)好，只需觀察）。 （4）將給定器輸出Ug直接接至觸發(fā)電路控制電壓Uct處，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，使Uct=0

23、時，=900。 （5）將面板上的Ublf 接地，將組觸發(fā)脈沖的六個開關(guān)撥至接通，觀察正橋VTlVT6晶閘管的觸發(fā)脈沖是否正常。將Ublf 懸空，Ublr 接地可觀察反橋VT1VT6晶閘管的觸發(fā)脈沖。2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則（1）先部件、后系統(tǒng)。即先將各單元的特性調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。（2）先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)能正常開環(huán)運行，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負(fù)反饋時組成閉環(huán)系統(tǒng)。 （3）先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)。即先調(diào)試電流內(nèi)環(huán)，然后調(diào)轉(zhuǎn)速外環(huán)。 3開環(huán)外特性的測定 （1）控制電壓Uct由給定器直接接入，直流發(fā)電機接負(fù)載電阻RG。 （2）逐漸增加給定電壓Ug，使電機起動，升速，調(diào)節(jié)Ug和RG，使電動機電流

24、，Id=Ied,轉(zhuǎn)速n=ned。（3）改變負(fù)載電阻RG即可測出系統(tǒng)的開環(huán)外特性刀n=f（Id）。n Id 4單元部件調(diào)試（1）調(diào)節(jié)器（ASR、ACR）的調(diào)試。合上低壓直流電源開關(guān)，觀察各指示燈指示是否正常。a、調(diào)零 將調(diào)節(jié)器輸入端接地，串聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接，使調(diào)節(jié)器為P調(diào)節(jié)器。將零速封鎖器（DZS）上的鈕子開關(guān)撥向“解除”位置，把DZS的“3”端接至ACR的“8”端（或ASR的“4”端），使調(diào)節(jié)器解除封鎖而正常工作。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP4，用萬用表的mV檔測量，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓為零。b、正、負(fù)限幅值的調(diào)整 將調(diào)節(jié)器的輸入端接地線和反饋電路短接線去掉，使調(diào)節(jié)器成為比例積分（PI）調(diào)節(jié)

25、器，然后將給定器輸出“1”端接到調(diào)節(jié)器的輸入端，當(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使輸出電壓符合實驗要求；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使正限幅符合實驗要求。在本實驗中，電流調(diào)節(jié)器的負(fù)限幅為0，正限幅可調(diào)整其輸出控制脈沖稍大于00。速度調(diào)節(jié)器的輸出正限幅值為0，負(fù)限幅為5V。（2）電流反饋系數(shù)的整定 直接將給定電壓Ug接入移相控制電壓Uct的輸入端，整流輸出接電動機，測量負(fù)載電流值和電流反饋電壓，調(diào)節(jié)電流變換器（FBC）上的電流反饋電位器RP1，使負(fù)載電流Id=0.8A時的電流反饋電壓Ufi=5V,這時的電流反饋系數(shù)=Ufi/Id=5/0.8=6.25V/A。（3）轉(zhuǎn)速

26、反饋系數(shù)的整定 直接將給定電壓Ug接入移相控制電壓Uct的輸入端，整流電路接直流電動機負(fù)載，測量直流電動機的轉(zhuǎn)速值和轉(zhuǎn)速反饋電壓值，調(diào)節(jié)速度變換器（FBS）上轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得n=1000r/min時的轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn=5V，這時的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=Ufn/n=0.005V/（r/min）。（4）速度反饋極性判別，使系統(tǒng)開環(huán)，加Ug使電機旋轉(zhuǎn)，測出轉(zhuǎn)速反饋電壓極性，使反饋信號接入ASR與給定信號極性相反。5系統(tǒng)特性測試將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)。（1）機械特性n=f(Id)的測定a、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定電壓Ug及發(fā)電機負(fù)載RG，使Id=Ied，n=ned改變負(fù)

27、載測出系統(tǒng)的靜特性曲線n=f（Id）。 n Idb、降低Ug，使Id=Ied，分別測試n=1000r/min，n=500r/min的靜特性曲線。（2）閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定調(diào)節(jié)Ug及RG，使Id=Ied，n=ned，逐漸降低Ug，記錄Ug和n，測出閉環(huán)控制特性n=f(Ug)。Ugn6系統(tǒng)動態(tài)波形的觀察用雙蹤示波器觀察動態(tài)波形。并記錄下列動態(tài)波形：（1）突加給定Ug起動時電動機電樞電流id（電流變換器“2”端）波形和轉(zhuǎn)速n（速度變換器“2”端）波形。（2）突加額定負(fù)載時電動機電樞電流和轉(zhuǎn)速波形。（3）突降額定負(fù)載時電動機電樞電流和轉(zhuǎn)速波形。改變調(diào)節(jié)器參數(shù)重復(fù)上述過程。六、實驗報告1根據(jù)

28、實驗數(shù)據(jù)，畫出閉環(huán)控制特性曲線n=f(Ug)。2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出兩種轉(zhuǎn)速時的閉環(huán)靜特性n=f(Id)。3根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出系統(tǒng)開環(huán)機械特性n=f(Id)，計算靜差率，并與閉環(huán)靜特性進(jìn)行比較。4分析示波器記錄下來的動態(tài)波形。5簡述系統(tǒng)的調(diào)試過程。七、注意事項1雙蹤示波器的兩個探頭的地線通過示波器外殼短接，故在使用時，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。2系統(tǒng)開環(huán)運行時，不能突加給定電壓而起動電機，應(yīng)逐漸增加給定電壓，避免電流沖擊。八、思考題1如何確定轉(zhuǎn)速反饋的極性并把轉(zhuǎn)速反饋正確地接入系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)什么元件能改變轉(zhuǎn)速反饋的強度？2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋線的極性如果接反會產(chǎn)生什么現(xiàn)

29、象？3P調(diào)節(jié)器和PI調(diào)節(jié)器在直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用有什么不同？4改變調(diào)節(jié)器ACR和ASR上可變電阻、電容的參數(shù)，對系統(tǒng)有什么影響？實驗三 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)一、基本知識邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的主回路由兩組反并聯(lián)的三相全控整流橋組成，由于沒有環(huán)流，兩組可控整流橋之間可省去限制環(huán)流的均衡電抗器，電樞回路僅串接一個平波電抗器L?？刂葡到y(tǒng)主要由速度調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR，反號器AR，轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT，零電流檢測器DPZ，無環(huán)流邏輯控制器DLC，觸發(fā)器GT，電流變換器FBC，速度變換器FBS等組成。1反號器AR反號器由運算放大器及相關(guān)電阻組成，用于調(diào)速系統(tǒng)中信號需要倒相的場合，如圖1-14所示

30、。圖1-14 反號器原理圖其輸出與輸入的關(guān)系為USC= -（RP1+R3）/R1Usr調(diào)節(jié)電位器RP1的滑動觸點，改變RP1的阻值，使RP1+R3=R1，則USC=-USr。2轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT和零電流檢測器DPZ轉(zhuǎn)矩極性鑒別為一電平檢測器，可將控制系統(tǒng)中連續(xù)變化的電平轉(zhuǎn)換成邏輯運算所需的“0”、“1”狀態(tài)信號，其原理圖如圖1-15（a）所示。轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入輸出特性如圖1-16（a）所示，只有繼電特性。零電流檢測器也是一個電平檢測器，其工作原理與轉(zhuǎn)矩極性鑒別器相同，在控制系統(tǒng)中進(jìn)行零電流檢測，其原理圖和輸入輸出特性如圖1-15（b）和1-16（b）所示。輸入輸出特性具有繼電特性。調(diào)節(jié)同

31、相輸入端電位器RP1可以改變繼電特性相對于零點的位置。繼電特性的回環(huán)寬度為: Uh = Usr2-Usr1 = K1（Uscm2-Uscm1） 圖1-15 電平檢測器原理圖（a）轉(zhuǎn)矩極性檢測器 （b）零電平檢測器圖1-16 電平檢測器輸入輸出特性式中，K1為正反饋系數(shù)，K1越大，則正反饋越強，回環(huán)寬度就越大；Usr2和Usr1分別為輸出由正翻轉(zhuǎn)到負(fù)及由負(fù)翻轉(zhuǎn)到正所需的最小輸入電壓；Uscm1和Uscm2分別為反向和正向飽和輸出電壓。邏輯控制系統(tǒng)中的電平檢測環(huán)寬一般取0.20.6V，環(huán)寬大時能提高系統(tǒng)抗干擾能力，但環(huán)太寬時會使系統(tǒng)動作遲鈍。3邏輯控制器DLC邏輯控制器的作用是對轉(zhuǎn)矩極性和主回路零

32、電流信號進(jìn)行邏輯運算，切換加于正組橋或反組橋晶閘管整流裝置上的觸發(fā)脈沖，以實現(xiàn)系統(tǒng)可逆運行。其原理圖如圖1-l7所示。DLC主要由邏輯判斷電路、延時電路、邏輯保護(hù)電路、推環(huán)節(jié)組成。圖1-17 邏輯控制器原理圖邏輯判斷環(huán)節(jié)的任務(wù)是根據(jù)轉(zhuǎn)矩極性電平檢測器和零電流電平檢測器的輸出UM和UI狀態(tài)，判斷是否進(jìn)行切換，當(dāng)UM變號后，零電流檢測器檢測到主電路過零時，邏輯判斷電路立即翻轉(zhuǎn)，同時應(yīng)保證在任何時刻邏輯判斷電路的輸出Uz和UF狀態(tài)必須相反。延時環(huán)節(jié)的作用是要使正、反兩組整流裝置安全、可靠地切換工作，必須在邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中邏輯判斷電路發(fā)出切換指令Uz或UF后。經(jīng)關(guān)斷等待時間t1（約3ms）和觸發(fā)等待時

33、間t2（約10ms）之后才能執(zhí)行切換指令，故設(shè)置相應(yīng)的延時電路，電路中VD1、VD2、C3、C4起tl的延時作用，VD3、VD4、C3、C4起t2的延時作用。邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)是當(dāng)邏輯電路發(fā)生故障時，Uz、UF的輸出同時為“l(fā)”狀態(tài)，邏輯控制器兩個輸出端Ublf 和Ublr全為“0”狀態(tài)，造成兩組整流裝置同時開放，引起短路環(huán)流事故。加入邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)后，當(dāng)Uz和UF全為“1”狀態(tài)時，使邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)輸出“A”點電位變?yōu)椤?”，使Ublf和Ublr都為高電平，兩組觸發(fā)脈沖同時封鎖，避免產(chǎn)生短路環(huán)流事故。推環(huán)節(jié)在正、反橋切換時，邏輯控制器中的G8輸出“l(fā)”狀態(tài)信號，將此信號送入ACR的輸入端作為脈沖后移推指

34、令，從而可避免切換時電流的沖擊。二、實驗?zāi)康?了解并熟悉邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。2掌握各控制單元的原理、作用及調(diào)試方法。3掌握邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。三、實驗線路實驗線如圖1-18所示。FA：過流保護(hù)器 FBC：電流變換器 G：給定器 DZS：零電流檢測器ASR：速度調(diào)節(jié)器 ACR：電流調(diào)節(jié)器 AR：反號器 DPT：轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPZ：零電流檢測器 DLC：邏輯控制器 FBS：速度變換器 GT：觸發(fā)裝置AP1、AP2：正反組脈沖放大器圖1-18 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖四、實驗設(shè)備及及儀器1主控制屏DK0l2直流電動機一直流發(fā)電機一測速發(fā)電機組3DK0

35、2、DK03、DK04掛箱4滑線電阻器 5DK 15電容掛箱6雙蹤示波器7萬用表五、實驗內(nèi)容和方法1主控制屏調(diào)試及開關(guān)設(shè)置調(diào)試方法與實驗二相同，開關(guān)設(shè)置，調(diào)速電源選擇開關(guān)為“直流調(diào)速”檔，觸發(fā)電路脈沖指示為“窄”，橋工作狀態(tài)指示為“其它”。2控制單元調(diào)試（1）按實驗二的方法調(diào)試各單元。（2）對電平檢測器的調(diào)試，測其輸出。轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT：電機正轉(zhuǎn)，輸出UM為“1”態(tài)，電機反轉(zhuǎn)輸出UM為“0”態(tài)。零電流檢測器DPT：主回路電流接近零輸出UI為“1”態(tài)，主回路有電流，輸出UI為“0”態(tài)。（3）將DPT和DPZ輸出信號UM、UI分別接到DLC的輸入端，將給定器及低壓直流電源作為DPT和DPZ的輸

36、入信號，改變電平檢測器的輸出，檢查DLC的邏輯狀態(tài)是否符合下面的真值表。真值表輸入UM110001UI100100輸出UZ（Ublf ）000111UF （Ublr ）111000（4）調(diào)節(jié)ASR、ACR的串聯(lián)積分電容，使系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行。 3機械特性n=f(Id)的測定測出n=1500r/min，n=1000r/min及n=500r/min時的正、反轉(zhuǎn)機械特性,方法與實驗二相同。 4閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定 按實驗二的方法測出正、反轉(zhuǎn)時的閉環(huán)控制特性n=f（Ug）。正轉(zhuǎn)Ugn反轉(zhuǎn)Ugn 5觀察系統(tǒng)動態(tài)波形 用雙蹤示波器觀察并記錄。（1）給定值階躍變化（正向起動正向停車反向起動反向切

37、換到正向正向切換到反向反向停車）時的id、n的動態(tài)波形。 （2）電機穩(wěn)定運行于額定轉(zhuǎn)速，Ug不變，突加、突減負(fù)載時的id、n的動態(tài)波形。（3）改變ASR、ACR的參數(shù)，觀察動態(tài)波形如何變化。六、實驗報告 1根據(jù)實驗結(jié)果，畫出正、反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性曲線n=f（Ug）。2根據(jù)實驗結(jié)果，畫出高、中、低速時正、反轉(zhuǎn)閉環(huán)機械特性n=f（Id），并計算靜差率。3分析ASR、ACR參數(shù)變化對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響。4分析電機從正轉(zhuǎn)切換到反轉(zhuǎn)過程中，電機經(jīng)歷的工作狀態(tài)，系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換狀況七、注意事項 1參照實驗二的有關(guān)注意事項。2實驗時，應(yīng)保證邏輯控制器DLC工作邏輯正確后才能使系統(tǒng)正反向切換運行。3為了防止意外，可

38、在電樞回路串聯(lián)一定的電阻，如工作正常，則可隨Ug的增大逐漸切除電阻。八、思考題1邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中對邏輯裝置有何要求？2邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中的“推”環(huán)節(jié)的組成原理和作用如何？實驗四 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）原理實驗一、實驗?zāi)康?掌握SPWM的基本原理和實現(xiàn)方法。2熟悉與SPWM控制有關(guān)的信號波形。二、實驗原理介紹正弦波脈寬調(diào)制法（SPWM）是最常用的一種調(diào)制方法，SPWM信號是通過用三角載波信號和正弦信號相比較的方法產(chǎn)生，當(dāng)改變正弦參考信號的幅值時，脈寬隨之改變，從而改變了主回路輸出電壓的大小。當(dāng)改變正弦參考信號的頻率時，輸出電壓的頻率即隨之改變。在變頻器中，輸出電壓的調(diào)整和輸出頻

39、率的改變是同步協(xié)調(diào)完成的，這稱為VVVF（變壓變頻）控制。SPWM 調(diào)制方式的特點是半個周期內(nèi)脈沖中心線等距、脈沖等幅，調(diào)節(jié)脈沖的寬度，使各脈沖面積之和與正弦波下的面積成正比例，因此，其調(diào)制波形接近于正弦波。在實際運用中對于三相逆變器，是由一個三相正弦波發(fā)生器產(chǎn)生三相參考信號，與一個公用的三角載波信號相比較，而產(chǎn)生三相調(diào)制波。如圖2-17所示。 圖2-17 正弦波脈寬調(diào)制法三、實驗設(shè)備及儀器1THMF-1型變頻調(diào)速實驗系統(tǒng)一套2雙蹤示波器一臺四、實驗步驟1二組跳線均懸空，即設(shè)定到SPWM方式下。2接通電源，啟動電機。 3將頻率設(shè)定到此為0.5Hz，觀察電機的運行情況。4逐步升高頻率，直至到達(dá)3

40、0Hz處。5通過示波器觀測三相正弦波信號（在測試孔2、3、4）。6通過示波器，觀測三角載波信號，并估算頻率（在測試孔5）。7通過示波器，觀測三相SPWM波信號（在測試孔6、7、8）。8改變電機的轉(zhuǎn)動方向，再觀測上述信號的相位關(guān)系的變化。9將頻率設(shè)定值在0.5Hz60Hz的范圍內(nèi)不斷改變，通過示波器在測試孔2、3、4中觀察正弦波信號的頻率和幅值的關(guān)系。五、實驗報告要求1畫出與SPWM調(diào)制有關(guān)的主要信號波形說明SPWM的基本原理。2總結(jié)在0.5Hz50Hz的范圍內(nèi)正弦信號的幅值與頻率的關(guān)系。 3總結(jié)在50Hz60Hz的范圍內(nèi)正弦信號幅值與頻率的關(guān)系。實驗五 變壓變頻（VVVF）原理實驗及V/f曲線

41、測定 一、實驗?zāi)康?通過實驗掌握VVVF的基本原理和實驗方法。2學(xué)會測定V/f曲線，并觀察不同的V/f曲線對電機磁通的影響。3了解恒磁通調(diào)速和恒功率調(diào)速。二、實驗原理介紹異步電機轉(zhuǎn)速基本公式為：其中n為電機轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，p為電機極對數(shù)，s為電機的轉(zhuǎn)差率。當(dāng)轉(zhuǎn)差率固定在最佳值時，改變f即可改變轉(zhuǎn)速n。為使電機在不同轉(zhuǎn)速下運行在額定磁通，改變頻率的同時必須成比例地改變輸出電壓的基波幅值。這就是所謂的VVVF（變壓變頻）控制。工頻50Hz的交流電源經(jīng)整流后可以得到一個直流電壓源。對直流電壓進(jìn)行PWM逆變控制，使變頻器輸出PWM波形中的基波為預(yù)先設(shè)定的電壓/頻率比曲線所規(guī)定的電壓頻率數(shù)值。因此，這個PWM的調(diào)制方法是其中的關(guān)鍵技術(shù)。三、實驗設(shè)備及儀器1THMF-1型變頻調(diào)速實驗系統(tǒng)一套2雙蹤示波器一臺3萬用表一只四、實驗步驟 1兩組跳線均懸空，即設(shè)定到SPWM方式。2將跳線開關(guān)（K1 K2 K3 K4）設(shè)定到V/f曲線0的位置。 3接通電源，啟動電