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1、运 动 控 制 实验指导书自动化实验室编河北工程大学 信电学院（2014 版）1目 录MCL- 型电力电子及电气传动教学实验台使用说明 .1实验一 晶闸管直流调速系统参数测定及调节器的调试 .4实验二 不可逆单闭环直流调速系统 .8实验三 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 .11实验四 双闭环三相异步电动机串级调速系统 .15安 全 注 意 事 项1. 本实验室使用强电做实验，实验中发生触电事故应立即切断电源。每一位做实验室的人员都必须熟悉实验台上的电源总开关的位置和实验室电源总开关的位置。2. 实验中每次接线、拆线或改接线路时都要先切断电源。接完线后要检查是否有裸漏的带电部分。实验中确需带电少
2、量更改线路时，可用一只手操作。任何时候人体都不得接触裸漏的可能带电部件。3. 实验室总电源开关的闭合由实验指导人员操作，其他人员允许分闸但不得合闸。实验台上的电源开关接通前要告知周围同学后方可操作。4. 实验中电动机高速旋转，要谨防衣服、围巾和头发等卷入其中造成人身伤害。实 验 操 作 注 意 事 项1. 完成接线或改接线路后要经指导教师检查通过方可开始实验。2. MCL32 面板的总电源开关接通时，过流保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关 SB1 即可正常工作。3. 双踪示波器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，最好只用一根地线以防造成短路。4
3、. MCL33 组件内部的触发脉冲是否能到达晶闸管受直键开关控制。使用组件内部的触发脉冲时应使其弹起（接通） 。需要外部接入触发脉冲时要将其按下（断开） 。5. 需要起动直流电动机或发电机时必须先加上直流励磁电源，要接好线并把直流电机励磁电源开关扳到开的位置。发电机的励磁一定要接并励绕组，接串励绕组会造成电源短路。6. 系统开环连接时，一般将给定直接加于触发脉冲控制端（Uct=Ug） 。这种情况下不允许突加给定信号 Ug 起动电机，这就需要不可随意扳动给定环节的开关，要从零开始慢慢增大给定。1MCL- 型电力电子及电气传动教学实验台使用说明本节介绍实验台上运动控制实验使用的部分面板和挂箱。一、
4、MCL31 低压控制电路及仪表面板MCL31 由给定 G、零速封锁器 DZS、速度变换器 FBS、转速调节器 ASR、电流调节器 ACR、直流电流表、交流电流表组成。1、给定 G原理图如图 01。它的作用是得到所需的给定电压。正负电压的大小可分别由RP1、RP2 两个多圈电位器调节（调节范围为 0 一13V 左右） 。数值由面板右边的电压表读出。给定电路能给出下列阶跃的给定信号：1) 0V 突跳到正电压，正电压突跳到 0V；2) 0V 突跳到负电压，负电压突跳到 0V；3) 正电压突跳到负电压，负电压突跳到正电压。只要适当扳动 S1、S2 的不同位置即能实现上述阶跃信号输出，使用者可以参考其电
5、路图确定操作方法。使用注意事项：给定输出电压较高时，输出端短路会烧坏限流电阻。 R1R2RP1RP2+15V-15VS1S2图 0-1 给 定 电 路 原 理 图 RPR1C12 34UgGND图 0-2 速 度 变 换 器 原 理 图2、速度变换器 FBS 速度变换器 FBS 用于转速反馈的调速系统中，将测速装置输出的电压变换成适合速度调节器使用并与转速成正比的直流电压，作为速度反馈。其原理图如图 02 所示。使用时，将测速装置输出端接至速度变换器的输入端 1 和 2。转速反馈信号由电位器 RP 中心抽头输出。反馈强度由电位器 RP 调节，RP 安装在面板上。3、速度调节器 ASR速度调节器
6、的对给定和反馈两个输入量进行加减法、比例、积分和微分等运算，使其输出按所需规律变化。它由运算放大器，输入与反馈网络及二极管限幅环节组成。速度调节器 ASR 的原理图见图 13 所示（第 6 页） 。由二极管 VD4、VD5 和电位器 RP2、 RP3 组成正负限幅值可调的限幅电路。由 C2、R5 组成反馈微分校正网络，用于抑制振荡，减少超调。R6、 C1 组成速度环串联校正网络。场效应管 V5 为零速封锁电路，当 4 端为“0V”时 V5 导通，将调节器反馈网络短接而封锁， 4 端为“13V”时，V5 夹断，调节器投入工作。 RP1 为放大系数调节电位器。2元件 RP1、RP2、RP3 均安装
7、在面板上。电容 C1 两端在面板上装有插线孔，电容C2 两端也装有插线孔，可根据需要外接电容。4、电流调节器 ACR电流调节器对其输入信号（给定量和反馈量）进行加减法、比例、积分、微分，延时等运算，以使其输出所需。它由运算放大器、二极管限幅、输入阻抗网络、反馈阻抗网络等几部分组成。电流调节器 ACR 的原理图见设备面板。与速度调节器相比，增加了 4 个输入端，其中 2 端接过流推 信号，来自逻辑控制器的过流信号 U，当该点电位高于某值时，VST1 击穿，正信号输入，ACR 输出负电压使触发电路脉冲后移。U Z、U F 端接逻辑控制器的相应输出端，当这二端为高电平时，三极管 V1、V2 导通将
8、Ugt 和 Ugi 信号对地短接，用于逻辑无环流可逆系统。晶体管 V3 和 V4 构成互补输出的电流放大级。当 V3、V4 基极电位为正时，V4 管（PNP 型晶体管）截止，V3 管和负载构成射极跟随器。如 V3、V4 基极电位为负时， V3 管（NPN 型晶体管）截止，V4 管和负载构成射极跟随器。接在运算放大器输入端前面的阻抗为输入阻抗网络。改变输入和反馈阻抗网络参数，就能得到各种运算特性。元件 RP1、RP2、RP3 装在面板上， C1、C2 的数值可根据需要，由外接电容来改变。二、MCL32 电源控制屏面板MCL32 由主电源输出、电流变送器及过流过压保护电路组成。1主电源输出在实验时
9、，按下绿色按扭后，U 、V 、W 输出线电压为 230V 左右的三相电压。2电流变送器与过流保护（FBC FA ）此单元有两种功能：一是检测电流反馈信号，二是发出过流信号。电路图见图03。三相电流互感器 三相二极管整流器器 A1 VTK1K1LEDSAVD1 VD2R1R2 R3R4R5R6 R7R8 R9R10RP1 SRQRFRP2 R10+15V+15VI zI f图 0-3 电 流 变 送 器 及 过 流 保 护 原 理 图TA1TA2TA3(1) 电流变送器电流变送器适用于可控硅直流调速装置中，与电流互感器配合，检测可控硅变流器交流进线电流，以获得与变流器电流成正比的直流电压信号、零
10、电流信号和过电流3逻辑信号。电流互感器的输出为 TA1、TA2、TA3，反映电流大小的信号经三相桥式整流电路整流后加至 R1、R2、VD1 和 RP1 及 R3、R4 组成的各支路上，其中：a、 R2 与 VD1 并联后再与 R1 串联，在其中点取零电流检测信号。b、 将 RP1 的可动触点输出作为电流反馈信号，反馈强度由 RP1 进行调节。c、 将可动触点 RP2 与过流保护电路相联，输出过流信号，可调节过流动作电流的大小。(2) 过流保护(FA)当主电路电流超过某一数值后(2A 左右) ，由 R3，R4 上取得的过流信号电压超过运算放大器的反向输入端，运放 A1 输出低电平（有效电平） ，
11、使 RS 触发器的输出为高电平，使晶体三极管 VT 由截止变为导通，结果使继电器 K1 的线圈得电。继电器K1 由释放变为吸引，它的常闭触点接在主回路接触器的线圈回路中，使接触器释放，断开主电路。并使发光二极管亮，作为过流信号指示。告诉操作者已经过流跳闸。SA 为解除记忆的复位按钮。当过流动作后，如过流故障已经排除。则须按下该按钮以解除过流状态，恢复正常工作。三、MCL33 触发电路及晶闸管主回路挂箱MCL33 由脉冲控制及移相、双脉冲观察孔、第一组可控硅、第二组可控硅、二极管组、RC 吸收回路、平波电抗器 L 组成。1、脉冲控制及移相：本实验台输出相位差为 60的经过调制的“双窄”脉冲（调制
12、频率为 3 10KHz） 。触发脉冲分别由两路功放进行放大，分别由 Ublr 和 Ublf 进行控制。当 Ublf接地时，第一组脉冲放大电路工作。当 Ublr 接地时，第二组脉冲放大电路工作。脉冲移相由 Uct 端的输入电压进行控制。当 Uct 端输入正信号时，脉冲前移；Uct 端输入负信号时，脉冲后移。移相范围为 10160。偏移电压调节电位器 RP 调节脉冲的初始相位，不同的实验初始相位要求不一样。2、双脉冲及同步电压观察孔双脉冲观察孔输出经过调制的双脉冲。同步电压观察孔，输出相电压为 30V 左右的同步电压，用双踪示波器分别观察同步电压和双脉冲，可比较双脉冲的相位。使用注意事项：双脉冲及
13、同步电压观察孔在面板上为小孔，仅能接示波器，不能输入任何信号。3、其它RC 吸收回路可消除整流引起的振荡。通常接在整流桥输出端。平波电抗器可作为电感性负载电感使用，电感分别为50mH、100mH、200mH、700mH，在 1A 范围内基本保持线性。通常都是作 700mH电感使用，即连接最上和最下端。使用注意事项：可控硅门极触发脉冲的连线装置内部已接好，实验时不必再接线，只需直键开关弹起。若需外加触发脉冲，4必须通过直键开关切断内部触发脉冲（直键开关按下并锁住） 。5实验一 晶闸管直流调速系统参数测定及调节器的调试一实验目的1了解教学实验台的结构及布线情况。3掌握晶闸管直流调速系统主回路部分参
14、数的测定方法。2熟悉调速系统中调节器的调试方法，了解 PI 特性的测试方法。二实验内容1测定晶闸管直流调速系统主回路电阻和电感；2调节速度调节器的正负向限幅值，并测量其 PI 特性。三实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统由晶闸管整流装置、平波电抗器、电动机发电机组等组成。本实验中的整流装置采用三相桥式整流电路，控制回路可直接由给定电压 Ug 作为触发器的移相控制电压 Uct，改变 Ug 的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。四实验设备及仪器1. MCL电力电子及电气传动教学实验台，电源控制屏，MCL 31 控制屏。2. MCL33 组件，MEL 03 三相可调
15、电阻器挂箱，MEL11 电容挂箱。3. 由测速发电机、直流电动机（M03） 、直流发电机（M01）以及安装导轨构成的机组。4. 二踪慢扫描示波器。五注意事项1. 为防止电枢过大电流冲击，每次接通主电源前给定电位器应调回零位。2. 电机通入大电流时测量时间要短，以防电机过热。3. 测量仪表显示有波动时，取平均值即可。六实验操作1晶闸管整流装置控制特性的测定测定其控制特性按图 11 接线，暂不接电动机（即把电机电枢绕组两端短接） 。负载电阻采用两只 900 电阻并联，把 Rz 调到最大并在控制特性测量中保持不变。接通实验台总电源，按下电源控制屏主电路的闭合按钮，把线电压为 220V 的三相交流电压引入整流器交流侧。在 Uct0 条件下，调节 MCL33 上的偏移电压电位器RP2，使整流器输出很小的电压。改变控制电压 Uct
