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1、第 1 页实验五、双闭环控制可逆直流脉宽调速系统（实验五、双闭环控制可逆直流脉宽调速系统（H 桥）桥）一、实验目的：一、实验目的： （1）了解转速、电流双闭环可逆直流 PWM 调速系统的组成、工作原理及各单元的工作原理。（2）掌握双闭环可逆直流 PWM 调速系统的调试步骤、方法。 （3）测定双闭环直流调速系统的静态性能指标。 二、实验内容：二、实验内容：（1）测定直流调速系统的开环机械特性 n = f (Id)。（2）测定直流调速系统的闭环机械特性 n = f (Id)。（3）测定转速给定电压 Un*和转速 n 的关系 n = f (U*n)。 三、实验准备：三、实验准备： 1. 实验所需挂件
2、及附件序号型号备注1DD01 控制屏该挂件包含“三相调压输出”等几个模块2DJK17 双闭环 H 桥 DC/DC 变换直流调速系 统见图 5-23DJK09 单相调压与可调负载含自耦调压器、整流电源，用来提供直流 母线电压。见图 5-34DJK08 可调电阻电容箱作为调节器 PI 参数使用。见图 5-45DD03 电机导轨、光码盘测速系统及数显转 速表6DJ23 直流他励发电机7DJ15 直流并励电动机按他励方式接线8D51 开关板9D42 可调电阻用作直流发电机负载，注意最大电流限制 （可根据实验需要串、并联）10D31 直流数字电压、毫安、安培表11万用表12螺丝刀根据需要现场领取2. 实
3、验线路及原理TGGDZSMGASRACRUPMCFRGDFAPWMDLDAA直直流流 励励磁磁 电电源源直直流流 励励磁磁 电电源源Rg励励 磁磁 绕绕 组组励励 磁磁 绕绕 组组KSFR12121663Uf127217UnUiUs说明： UPM、DLD、GD、PWM 及电流反馈输入部分内部已经接好。第 2 页图 5-1 双闭环 H 桥 DC/DC 变换直流调速系统原理图3. 挂件DJK17各部分意义与介绍 速度给定信号G（实验面板上为Un*） ，速度调节器ASR，电流调节器ACR，控制PWM信号产生 模块（UPM，由一片SG3525实现） ，死区延时（DLD）单元把一组PWM波形分成两组相差
4、180的 PWM波，并产生一定的死区，用于控制两组臂；GD的作用是形成四组隔离的PWM驱动脉冲； PWM为功率放大电路，直接给电动机M供电；DZS是零速封锁单元；FA（过流保护电路）限制主 电路瞬时电流，过流时封锁DLD单元输出；电流反馈调节单元CFR；速度反馈调节SFR。图中，虚 线框内部线路已接好。图 5-2 DJK17 挂件面板图第 3 页图 5-3 整流单元挂件（DJK09）图 5-4 可调电阻电容（DJK08）四、实验步骤：四、实验步骤：(1)系统单元调试 速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的调零 把调节器的输入端 1、2、3 全部接地，节点 4、5 之间接 50 k 电阻，
5、调节电位器 RP3，使“7”端输出绝对值小于 1 mV。 速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的输出限幅值的整定 将调节器的三个输入端口中的任一个接给定信号，在节点 4、5 之间串接 50k 电阻和 1F 电 容。将给定模块中的开关拨到“负给定” ，调节给定电位器 RP2，使调节器的输入为-1V。调节调节 器的电位器 RP1，使调节器的 7 端输出为+4V（输出正限幅值） 。类似地，将给定模块中的开关拨 到“正给定” ，调节给定电位器 RP1，使调节器的输入为+1V，调节调节器的 RP2，把负限幅值调 节为-4V。(2)开环机械特性测试 把电机、直流母线电源接入系统，电动机、发电机加额定
6、励磁，其中直流母线电源是由图 3 中 的挂件（DJK09）将单相交流电整流得到。注意在上电前，将自耦调压器输出调到最小。上电后， 通过调节自耦变压器，逐渐增加电压值，直到使直流母线电压为 220V 为止。 在进行开环测试（即速度、电流调节器跳过不接）时，直接将给定信号接到 PWM 发生器的输 入端（Un*/Uct） ，缓慢增加给定电压 Un*,使电机升速,调节给定电压 Un*和负载电阻 Rg(两个 900 电 阻并联)使电动机(DJ15)的电枢电流 Id=1.0A，转速达到 800 r/min。 逐步增大负载电阻 Rg的阻值（即减小负载）可测出该系统的开环外特性 n = f (Id)。共测 7
7、8 组 数据（电流调整范围 0.5A1.0A） ，数据记录表格参见表 5-1。第 4 页表 5-1 开环机械特性实验数据n(r/min)Id(A)1.00.90.80.70.60.50.4(3) 转速反馈调节器（SFR） 、电流反馈调节器（CFR）的整定 按开环系统接线。把转速反馈信号接到转速反馈调节器，把正给定接入脉宽发生单元。调节给 定，使转速稳定在 800 r/min，调节转速反馈调节器中的 RP1，使 3 端输出的电压为-2V。加大负载， 使电机的电枢电流稳定在 0.6A，调节电流反馈调节器，使电流反馈调节器输出的电压为+2V。 （为 保证线性关系，可另外观测电枢电流在 0.9A 时电
8、流反馈调节器输出电压为+3V）(4) 闭环系统调试及闭环静特性测定参考图 5-1，按闭环系统接线，注意此时应在速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的节点 4、5 之间接入调节器电阻和电容（参考值：电阻为 50 k、电容为 1 F） 。 机械特性 n = f (Id) 的测定 直流电压输入为 220V 的情况下，发电机输出首先空载，从零开始逐渐调大给定电压 Un*，使 电动机转速接近 800 r/min，然后在发电机的电枢绕组接入可调负载电阻 Rg（初始电阻最大） ，逐渐 减小 Rg的电阻值，直至电动机的电枢电流 Id=1.0A，逐步增大负载电阻 Rg的阻值（即减小负载）即 可测出系统静态
9、特性测定 n = f (Id)。共测 78 组数据，数据记录表格参见表 5-2。表 5-2 闭环机械特性实验数据n(r/min)Id（A）1.00.90.80.70.60.50.4闭环控制特性 n = f (Un*)的测定 调节 Un*及负载电阻 Rg，使 Id=1.0A，n=800 r/min，逐渐降低 Un*，直至 Un* =0V，在变化的过 程中记录 Un*和 n，即可测出控制特性 n = f (Un*)，共测 56 组数据，数据记录表格参见表 5-3。表 5-3 闭环控制特性实验数据n(r/min)800Un* (V)0五、实验报告要求：五、实验报告要求： （1）画出上述实验中记录的各工作特性曲线，并比较它们的静差率。 （2）画出闭环控制特性曲线 n = f (Un*)。 （3）分析实验结果。六、注意事项：六、注意事项： （1）要注意通电先后顺序，通电时应首先打开实验挂件 DJK17 的电源开关，即： 先加控制 电源） ，再加直流母线电源；断电的时候先断直流母线电源，再断实验挂件电源。 （2）在加直流母线电源之前，应先把给定电压调至最低。 （3）实验时需要注意电机的电压、电流和转速都不要超过其额定值，以免损坏电机。 （4）注意速度反馈信号的极性，保证负反馈。 （5）本实验只进行电机正转的测试。第 5 页
