晶闸管直流调速系统资料.docx
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晶闸管直流调速系统资料
4-1晶闸管直流调速系统主要单元调试
一、实验目的
1.熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2.掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
二、实验内容
1.调节器的调试
2.电平检测器的调试
3.反号器的调试
4.逻辑控制器的调试
三、实验设备及仪器
1.DKSZ一l型实验装置主控制屏DK01
2.DK02、DK03、DK04挂箱
3.二踪扫描示波器
4.万用电表
四、实验方法
实验中所用的各控制单元的原理图见第二章有关内容。
1.调节器(AsR、ACR)的调试
合上低压直流电源开关,观察各指示灯指示是否正常。
(l)调零.将调节器输入端接地,把串联反馈网络中的电容短接,使调节器变为P调节器,再调节面板上的调零电位器,使调节器的输出为零。
(2)调整输出正、负限幅值.将反馈电容短接线去掉,使调节器变为PI调节器,加入一定的输入电压,调整正、负限幅电位器,使输出正负最大值为所需的数值。
(3)测定输入输出特性.向调节器输入端逐渐加入正负电压,测出相应的输出电压,直至输出限幅值,并画出曲线。
(4)观察PI特性.突加给定电压UG,用示波器观察输出电压的变化规律,改变调节器的放大倍数及反馈电容,观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
2.电平检测器的调试
1)测定转矩极性鉴别器DPT的环宽,要求环宽为0.4-0.6V,记录高电平值,调节RP1使环宽对称纵坐标。
2)测定零电流检测器DPZ的环宽,要求环宽也为0.4-0.6V,调节RP1使回环向纵坐标右侧偏离0.1-0.2V。
3)按测得数据,画出两个电平检测器的回环。
3.反号器(AR)的调试
(l)调零
(2)测定输入输出比例.调节RP2使USC=-USr。
4.逻辑控制器(DLC)的调试
(1)测试逻辑功能,列出真值表,真值表应符合下表
(2)调试时的阶跃信号可从给定器和低压直流电源输出端得到。
可按下图进行连线测试。
逻辑控制器调试连线图
五、实验报告
1.画各控制单元的调试连线图。
2.简述各控制单元的调试要点。
4-2单闭环晶闸管不可逆直流调速系统
一、实验目的
1.了解单闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
2.熟悉DKSZ--1型电机控制系统实验装置主控制屏DK01的结构及调试方法。
3。
单闭环不可逆直流调速系统的调试步骤,方法及参数的整定。
二、实验内容
1.主控制屏DK01的调试
2.各控制单元调试
3.测定电流反馈系数β,转速反馈系数α,整定电流保护动作电流值。
4.测定开环机械特性及高低速时完整的系统闭环静特性n=f(Id)。
5.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。
6.观察、记录系统动态波形。
三、实验系统组成及工作原理
单闭环晶闸管不可逆直流调速系统主要由转速调节器组成,实验系统的组成如图4一9所示。
系统工作时,先给电动机加励磁,改变给定电压Ug的大小即可方便地改变电机的转速。
ASR为有限幅环节,利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的。
当加入给定Ug后,ASR即饱和输出,使电动机以限定的最大起动电流加速起动,直到电机转速达到给定转速(即Ug=Ufa。
),并出现超调后,ASR退出饱和,最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。
四、实验设备及仪器
1.主控制屏DK01
2.直流电动机一直流发电机一测速发电机组
3.DK02、DK03挂箱
4.滑线电拜且器
5.DK15电容挂箱
6.二踪示波器
7.万用电表
五、实验方法
1.主控制屏调试及开关设置
(l)打开总电源开关,观察各指示灯与电压表指示是否正常。
(2)将主控制屏电源板(右侧面板)上的“调速电源选择开关”拔至“直流调速”档。
“触发电路脉冲指示”应显示“窄’,;“II桥工作状态指示”应显示“其它”.如不满足这个要求,则可打开主控制屏的后盖,拨动触发装置板GT及II组脉冲放大器板AP2上的钮子开关,使之符合上述要求。
(3)触发电路的调试用示波器观察触发电路单脉冲、双脉冲是否正常,观察三相的锯齿波并调整a、b、c‘三相的锯齿波斜率,调节电位器,使三相锯齿波斜率尽可能一致。
观察6个触发脉冲,应使其间隔均匀,相互间隔60。
(4)将给定器输出Ug直接接至触发电路控制电压Uct处,调节偏移电压Ub,,使Uct=0时,a=90度。
(5)将面板上的Ublf端按地,将I组触发脉冲的六个开关拨至“接通”,观察正桥VT1—VT6晶闸管的触发脉冲是否正常。
将Ublf悬空,Ublr接地,可观察反桥VT1一VT6晶闸管的触发脉冲。
2单闭环调速系统调试原则
(l)先部件、后系统。
即先将各单元的特性调好,然后才能组成系统。
(2)先开环、后闭环,即先使系统能正常开环运行,然后在确定转速均为负反馈时组成闭环系统。
3.开环外特险的测定
(1)控制电压Uct由给定器直接接入,直流发电机接负载电阻RG。
。
(2)逐渐增加给定电压Ug,使电机起动,升速,调节Ug和RG,使电动机电流Id=Ied,转速n=ned
(3)改变负载电阻RG,即可测出系统的开环外特性n=f(Id)。
4.单元部件调试
方法与§4-2相同。
5.系统调试
将Ublf接地,Ublr悬空,即仅使用I组桥VTI一VT6六个晶闸管。
(1)速度环调试
电动机加额定励磁
A)ACR接成PI调节器并接入系统,ASR不接,速度开环,Ug作为ACR输入给定,逐渐加负给定Ug,当转速n=1500r/min时,调节DK03的挂箱上FBS的速度反馈电位器RP1,使速度反馈电压Ufa。
为一6V左右,计算速度反馈系数a=Ufn/n
b)速度反馈极性判断使系统开环,加Ug使电机旋转,然后接入速度负反馈,如转速升高则极性有误,如转速下降则极性正确。
按要求接对极性。
6.系统特性测试
将ASR均接成PI调节器接入系统,形成单闭环不可逆系统。
(l)机械特性n=f(Id)的测定
a)调节转速给定电压Ug及发电机负载电阻RG,使Id=Ied,n=ned改变负载电阻即可测出系统静特性曲线n=f(Id)。
b)降低Ug,使Id=Ied,分别测试n=1000r/min,=500r/min时的静特性曲线。
(2)闭环控制特性n=f(Ug)的测定
调节Ug及RG,使Id=Ied,n=ned,逐渐降低Ug,记录Ug和n,即可测出闭环控制n=f(Ug)。
7.系统动态波形的观察
用示波器观察动态波形,在不同的调节器参数下,观察、记录下列动态波形:
(l)突加给定Ug起动时电动机电枢电流波形和转速波形。
(2)突加额定负载时电动机电枢电流波形和转速波形。
(3)突降负载(20%Ied>或=100%Ied)时电动机电枢电流和转速波形。
六、实验报告
1.根据实验数据,画出闭环控制特性曲线n=f(Ug)。
2.根据实验数据,画出高、中、低速时的闭环机械特性n),并分别计算静差率。
3.根据实验数据,画出系统开环机械特性n=f(Id),计算静差率,并与闭环机械特性进行比较。
4.分析由光线示波器记录下来的动态波形。
七、注意事项
1.二踪示波器的两个探头的地线通过示波器外壳短接,故在使用时,必须使两探头的地线同电位(只用一根地线即可),以免造成短路事故。
2.系统开环运行时,不能突加给定电压而起动电机,应逐渐增加给定电压,避免电流中击。
3.在记录动态波形时,可先用示波器观察波形,以便找出系统动态特性较为理想的调节器参数。
4.单闭环晶闸管不可逆直流调速系统的给定电压为负的。
4一3双闭环晶闸管不可逆直流调速系统
一、实验目的
1.了解双闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
2.熟悉DKSZ--1型电机控制系统实验装置主控制屏DK01的结构及调试方法。
3。
双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤,方法及参数的整定。
二、实验内容
1.主控制屏DK01的调试
2.各控制单元调试
3.测定电流反馈系数ß,转速反馈系数a,整定电流保护动作电流值。
4.测定开环机械特性及高低速时完整的系统闭环静特性n=f(Id)。
5.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。
6.观察、记录系统动态波形。
三、实验系统组成及工作原理
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节,由丁调速系统调节的主要参量为转速,故转速环作为主环放在外面,电流以环作为付环放在里面,这样可抑制电网电压扰动对转速的影响,实验系统的组成如图4一9所示。
系统工作时,先给电动机加励磁,改变给定电压Ug的大小即可方便地改变电机的转速。
ASR、ACR均为有限幅环节,ASR的输出作为ACR的给定,利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的,ACR的输出作为移相触发电路GT的控制电压,利用ACR的输出限幅可达到限制amin。
和amin的目的。
当加入给定Ug后,ASR即饱和输出,使电动机以限定的最大起动电流加速起动,直到电机转速达到给定转速(即Ug=Ufa。
),并出现超调后,ASR退出饱和,最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。
四、实验设备及仪器
1.主控制屏DK01
2.直流电动机一直流发电机一测速发电机组
3.DK02、DK03挂箱
4.滑线电拜且器
5.DK15电容挂箱
6.二踪示波器
7.万用电表
五、实验方法
1.主控制屏调试及开关设置
(l)打开总电源开关,观察各指示灯与电压表指示是否正常。
(2)将主控制屏电源板(右侧面板)上的“调速电源选择开关”拔至“直流调速”档。
“触发电路脉冲指示”应显示“窄’,;“II桥工作状态指示”应显示“其它”.如不满足这个要求,则可打开主控制屏的后盖,拨动触发装置板GT及II组脉冲放大器板AP2上的钮子开关,使之符合上述要求。
(3)触发电路的调试用示波器观察触发电路单脉冲、双脉冲是否正常,观察三相的锯齿波并调整a、b、c‘三相的锯齿波斜率,调节电位器,使三相锯齿波斜率尽可能一致。
观察6个触发脉冲,应使其间隔均匀,相互间隔60。
(4)将给定器输出Ug直接接至触发电路控制电压Uct处,调节偏移电压Ub,,使Uct=0时,a=90度。
(5)将面板上的Ublf端按地,将I组触发脉冲的六个开关拨至“接通”,观察正桥VT1—VT6晶闸管的触发脉冲是否正常。
将Ublf悬空,Ublr接地,可观察反桥VT1一VT6晶闸管的触发脉冲。
2.双闭环调速系统调试原则
'l)先部件、后系统。
即先将各单元的特性调好,然后才能组成系统。
(2)先开环、后闭环,即先使系统能正常开环运行,然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系统。
(3)先内环,后外环。
即先调试电流内环,然后调转速外环。
3.开环外特险的测定
(1)控制电压Uct由给定器直接接入,直流发电机接负载电阻RG。
。
(2)逐渐增加给定正电压Ug,使电机起动,升速,调节Ug和RG,使电动机电流Id=Ied,转速n=ned
(3)改变负载电阻RG,即可测出系统的开环外特性n=f(Id)。
4.单元部件调试
方法与§4-2相同。
5.系统调试
将Ublf接地,Ublr悬空,即仅使用I组桥VTI一VT6六个晶闸管。
(l)电流环调试
电动机不加励磁
a)系统开环,主回路接入电阻RM并调至最大。
逐渐增加给定正电压Ug,用示波器观察晶闸管整流桥两端电压波形。
在一个周期内,电压波形应有6个对称波头平滑变化,否则应调整触发电路的锯齿波斜率,以使输出波形对称。
b)增加给定正电压Ug,减小主回路串接电阻RM,,直到Id=1.3Ied,再调节DKO2挂箱上的电流反馈电位器,使电流反馈电压Ufi近似等于速度调节器ASR的输出限幅值,继续减小RM,使Id=1.6Ied,调整DK02挂箱上FA的过流保护电位器RP2,使过流保护动作。
c)系统中接入已接成PI调节器的ACR组成电流单闭环系统。
逐渐增加给定负电压Ug,使之等于ASR输出限幅值,观察主电路电流Id是否小于或等于1.3Ied,如Id过大,则应调整电流反馈电位器,使Ufi增加,直至Id<1.3Ied;如Id 测定Ufi,并计算电流反馈系数ß=Ufi/Id (2)速度环调试 电动机加额定励磁 A)ACR接成PI调节器并接入系统,ASR不接,速度开环,Ug作为ACR输入给定,逐渐加负给定Ug,当转速n=1500r/min时,调节DK03的挂箱上FBS的速度反馈电位器RP1,使速度反馈电压Ufa。 为一6V左右,计算速度反馈系数a=Ufn/n b)速度反馈极性判断使系统开环,加Ug使电机旋转,然后接入速度负反馈,如转速升高则极性有误,如转速下降则极性正确。 按要求接对极性。 6.系统特性测试 将ASR、ACR均接成PI调节器接入系统,形成双闭环不可逆系统。 (l)机械特性n=f(Id)的测定 a)调节转速给定电压Ug及发电机负载电阻RG,使Id=Ied,n=ned改变负载电阻即可测出系统静特性曲线n=f(Id)。 b)降低Ug,使Id=Ied,分别测试n=1000r/min,n=500r/min时的静特性曲线。 (2)闭环控制特性n=f(Ug)的测定 调节Ug及RG,使Id=Ied,n=ned,逐渐降低Ug,记录Ug和n,即可测出闭环控制n=f(Ug)。 7.系统动态波形的观察 用示波器观察动态波形,在不同的调节器参数下,观察、记录下列动态波形: (l)突加给定Ug起动时电动机电枢电流波形和转速波形。 (2)突加额定负载时电动机电枢电流波形和转速波形。 (3)突降负载(20%Ied>或=100%Ied)时电动机电枢电流和转速波形。 六、实验报告 1.根据实验数据,画出闭环控制特性曲线n=f(Ug)。 2.根据实验数据,画出高、中、低速时的闭环机械特性n),并分别计算静差率。 3.根据实验数据,画出系统开环机械特性n=f(Id),计算静差率,并与闭环机械特性进行比较。 4.分析由光线示波器记录下来的动态波形。 七、注意事项 1.二踪示波器的两个探头的地线通过示波器外壳短接,故在使用时,必须使两探头的地线同电位(只用一根地线即可),以免造成短路事故。 2.系统开环运行时,不能突加给定电压而起动电机,应逐渐增加给定电压,避免电流中击。 3.双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的给定电压为正。 4.在记录动态波形时,可先用示波器观察波形,以便找出系统动态特性较为理想的调节器参数。 §4—4逻辑无环流可逆直流调速系统 一、实验目的 1.了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。 2.掌握各控制单元的原理、作用及调试方法。 3.掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。 4.了解逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。 二、实验内容 1.控制单元调试。 2.系统调试。 3.正反转机械特性n=f(Ud)的测定。 4.正反转闭环控制特性n=f(Ug)的测定。 5.系统的动态特性的观察。 三、实验系统的组成及工作原理 逻辑无环流系统的主回路由二组反并联的三相全控整流桥组成,由于没有环流,两组可控整流桥之间可省去限制环流的均衡电抗器,电枢回路仅串接一个平波电抗器L。 控制系统主要由速度调节器AsR,电流调节器ACR,反号器AR,转矩极性鉴别器DPT,零电流检测器DPZ,无环流逻辑控制器DLC,触发器GT,电流变换器FBC,速度变换器FBS等组成。 其系统原理图如图4--10所示。 正向起动时,给定电压Ug为正电压,无环流逻辑控制器的输出端Ub/f为“0 ”态,Ub/r为“l”态,即正桥触发脉冲开通,反桥触发脉冲封锁,主回路正组可控整流桥工作,电机正向运转。 减小给定时Ug<Ufn,使Ugi反向,整流装置进入本桥逆变状态,而Ub/f、Ub/r不变,当主回路电流减小并过零后,Ub/f、Ub/r输出状态转换,Ub/f为“l”态,Ub/r“0”态,即进入它桥制动状态,使电机降速至设定的转速后再切换成正向运行,当Ug=0时,则电机停转。 反向运行时,Ub/f为“1”态,Ub/r“0”态,主电路反组可控整流桥工作。 无环流逻辑控制器的输出取决于电机的运行状态,正向运转,正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态,Ub/f为“0”态,Ub/r“1”态,保证了正桥工作,反桥封锁;反向运转,反转制动本桥逆变,正转制动它桥逆变阶段,则Ub/f为“1”态,Ub/r“0”态,正桥被封锁,反桥触发工作。 由于逻辑控制器的作用,在逻辑无环流可逆系统中保证了任何情况下两整流桥不会同时触发,一组触发工作时,另一组被封锁,因此系统工作过程中既无直流环流也无脉动环流。 四、实验设备及仪器 1.主控制屏DK01 2.直流电动机---直流发电机---测速发电机组 3.DKO2、DKO3、DKO4挂箱 4.滑线电阻器 5.DK15电容挂箱 6.二踪慢扫描示波器 7.光线示波器 8.万用电表 五、实验方法 1.主控制屏调试及开关设置 (1)调试方法与§4一3相同 (2)开关设置 调速电源选择开关: “直流调速” 触发电路脉冲指示: “窄” Ⅱ桥工作状态指示: “其它” 2.控制单元调试 (l)按4一2的方法调试各单元 (2)对电平检测器的输出应有下列要求 转矩极性鉴别器DPT: 电机正转输出UM为“l”态 电机反转输出UM为“0”态 零电流检测器DPZ: 主回路电流接近零输出UI为“l”态 主回路有电流输出UI为“0”态 (3)将DPT和DPZ输出信号队UM、UI,分别接到DLC的输入端,将给定器及低压直流电源作为DPT和DPZ的输入信号,改变电平检测器的输出,检查DLC的逻辑状态是否符台4一2的真值表。 (4)凋节ASR、ACR的串联积分电容,使系统正常、稳定运行。 4.机械特性n=f(Id)的测定 测出n=1500r/min,n=1000r/min及n=500r/min时的正、反转机械特性n=f(Id),方法与§4一3相同。 5.闭环控制特性n=f(Ug)的测定 按§4一3的方法测出正、反转时的闭环控制特性n=f(Ug) 6.系统动态波形的观察 用二踪慢扫描示波器观察并用光线示波器记录: 〔l)给定值阶跃变化(正问起动→正向停车→反向起动→反向切换到正向→正向切换到反向→反向停车)时的id、n的动态波形。 (2)电机稳定运行于额定转速,Ug不变,突加、突减负载(20%Ied100%Ied)时的id、n的动态波形。 (3)改变ASR、ACR的参数,观察动态波形如何变化。 六、实验报告 1.根据实验结果,画出正、反转死循环控制特性曲线n=f(Ug)。 2.根据实验结果,画出高、中、低速时正、反转闭环机械特胜n=f(Id),并计算静差率。 3.分析ASR、ACR参数变化对系统动态过程的影响。 4.分析电机从正转切换到反转过程中,电机经历的工作状态,系统能量转换状况。 七、注意事项 1.参照§4一3的有关注意事项。 2.实验时,应保证逻辑控制器DLC工作逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。 3.为了防止意外,可在电枢回路串联一定的电阻,如工作正常,则可随Ug的增大逐渐切除电阻。 §4一5双闭环直流电机斩波调速系统 一、实验目的 1.了解直流斩波调速系统的原理和组成。 2.掌握控制单元和系统的调试步骤和方法。 二、实验内容 1.控制单元调试 2.系统调试 3.机械特性n=f(Id)的测定 4.观察系统各主要参量的动态波形 三、实验系统组成及工作原理 直流电机斩波调速系统的主电路由三相不控整流桥及斩波器组成。 不控整流桥产生一电压大小不变的直流电,经斩波器对此直流电压进行通断控制后,加到电动机电枢两端的电压可按要求进行调节,从而实现系统的调速。 控制系统主要由速度调节器ASR、电流调节器ACR,脉宽调制器UPW、速度变换器FBS、电流变换器FBC等组成.其系统原理图如图4-11所示。 斩波调速可分为电枢斩波调压方式,斩波调磁方式及斩波调阻方式。 本系统采用的是应用最多的电枢斩波调压方式。 直流电动机电枢绕组与平波电抗器L相串联,经斩波器接至由不控整流桥产生的直流电源。 调节晶闸管VT1、VT2触发脉冲的相对相位位置,可以改变斩波器的导通比,使直流电机电枢端的直流平均电压Ud得到改变。 Ud=E.Ton/T(4一26) 式中E为不控整流桥产生的直流电压; T为斩波器的通断切换周期; Ton为斩波器在一个周期内导通的时间。 四、实验设备及仪器 1.主控制屏DK01 2.直流电动机一直流发电机一测速发电机组 3.DK02、DK03、DK10挂箱 4.滑线电阻器 5.DKl5(或DK07)电容挂箱 6.二踪慢扫描示波器 7.光线示波器 8.万用电表 9.DK08挂箱 五、实验方法 1.主控制屏调试及开关设置 (l)主控制屏调试方法与号4一3相同。 (2)开关设置 调速电源选择开关: “直流调速” 触发电路脉冲指示: 任意 Ⅱ桥工作状态指示: 任置 UBLFUVLR: 悬空 2.控制单元调试 (l)按§4一2的方法调试ACR、ASR。 (2)斩波器触发电路调试调节电位器RPl,观察“2”端的锯齿波波形,使锯齿波幅值为+15V左右,锯齿波底部电压为2v左右;调节电位器RP2,观察“4”端方波,使方波频率为390Hz左右;将给定器G输出接至“3”端,调节Ug: 的大小,观察“4”端方波是否可由0.1T连续调至0.9T,用示波器观察“5”、‘'6”端脉冲波形,是否满足图2一33所示的相位关系。 3.系统调试 (1)按§4一3的调试方法确定ASR、ACR的限幅值,电流、速度反馈的极性及反馈系数。 (2)按系统原理图接线,将触发电路的脉冲输出端分别接至DK01面板上任意选定的相应主、辅晶闸管的门极和阴极;平波电抗器L取700mH;直流电源由DK08挂箱上的二极管构成不控整流桥得到,并加电容滤波。 或用DK01面板上的
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