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1、实验实验四四 双双闭环闭环控制可逆直流脉控制可逆直流脉宽调宽调速系速系统统（ （H 桥桥） ）一、一、实验实验目的目的(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、方法及参数的整定。 (3)测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能指标。 二、二、实验实验原理原理 图图4-1 双双闭环闭环H 桥桥DC/DC 变换变换直流直流调调速系速系统统原理框原理框图图 速度给定信号G，速度调节器ASR，电流调节器ACR，控制PWM信号产生装置UPM，DLD单元把一组PWM波形分成两组相差180的PWM 波，并产生一
2、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。三、三、实验实验所需挂件及附件所需挂件及附件序号型号备注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几 个模块2DJK08 可调电阻电容箱3DJK09 单相调压与可调负载提供直流电源4DJK17 双闭环 H 桥 DC/DC 变换直流调速系统5DD03-2 电机导轨测速发电机及 转速表或者“DD03-3 电机导轨光码盘测 速系统及数显转速表”6DJ13-1 直流发
3、电机7DJ15 直流并励电动机8D42 可调电阻9示波器TDS21010万用表MF47四、四、实验实验内容与步内容与步骤骤(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，4、5 之间接50K电阻，调节电位器 RP3，使输出端7绝对值小于1mv。速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的输出限幅值的整定在调节器的3个输入中的其中任一个输入接给定，在4、5之间接50K电阻、 1uF电容，调节给定电位器，使调节器的输入为-1V，调节电位器RP1，使调节 器的输出7为+4V（输出正限幅值）；同样把给定调节为+1V，调节RP2，把负 限幅值调节为
4、-4V。零速度封锁器（DZS）观测首先把零速封锁器的输入悬空，开关S1拨至“封锁”状态，输出接速度或 者电流调节器的零速封锁端6，无论调节器的输入如何调节，输出7始终为零。 把面板上的给定输出接至零速封锁单元其中一路，另一路悬空，增大给定，测 量零速封锁单元输出端3：给定的绝对值大于0.26V左右时，封锁端3输出-15V； 减小给定，给定的绝对值小于0.17V左右时，封锁端3输出+15V。把给定加到另 一路进行同样的操作。(2)脉宽发生单元的整定和观测把电机、直流电源等接入系统，系统接成开环，脉宽发生单元的输入悬空 或者接地，调节偏移电压电位器，使电机处于停止状态（若要达到更好的闭环 效果，调
5、节偏移电压电位器使通过电枢的直流电流低于0.02mA）用双踪示波器 观测脉宽发生单元的测试点1、2 和3、4的波形，此时的1、2（3、4）的占空比 接近相同（占空比为50%左右）。观测同一组桥臂（1、2 或者3、4）之间的死 区。(3)转速反馈调节器（SFR）、电流反馈调节器（CFR）的整定：把电机、220V直流电源接入系统，系统接成开环。把正给定接入脉宽发生单元，调节给定，使转速稳定在1600rpm，调节转速反馈调节器中的RP1，使输 出3的电压为-4V。加大负载，使电机的电枢电流稳定在1.2A，调节电流反馈调 节器，使电流反馈调节器输出3的电压为+4V。(4)开环机械特性测试：把电机、直流
6、电源，接入系统，电动机、发电机加额定励磁。缓慢增加给 定电压Ug,使电机升速,调节给定电压Ug和负载Rg使电动机(DJ15)的电枢电流 Id=1.1A,转速达到1200rpm。 在测试过程中逐步增大负载电阻Rg的阻值（即减小负载）就可测出该系统 的开环外特性n=f（Id），将其记入下表：n（rpm ） Id（A）然后将电机反转，增加给定Ug（负给定）使电机反向升速，调节给定电压 Ug和负载Rg使电动机(DJ15)的电枢电流Id=1.1A,转速分别达到-1200rpm。 在测试过程中逐步增大负载电阻Rg的阻值（即减小负载）就可测出该系统 的开环外特性n=f（Id），将其记入下表：n（rpm ）
7、Id（A）(5)闭环系统调试及闭环静特性测定 机械特性n=f（Id）的测定 直流电压输入为300V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Ug，使电动机转速接近1200rpm，然后在发电机的电枢绕组接入负载 电阻Rg，逐渐增大电动机负载（即减小负载的电阻值），直至电动机的电枢电 流Id=1.1A，即可测出系统静态特性，测定n=f（Id）并记录于下表中：n（rpm ） Id（A）改变电机的转向，重复上述的步骤：n（rpm ） Id（A）再降低给定电压Ug，再测试800rpm 的静态特性曲线，记录于表3-36中：n（rpm ） Id（A）改变电机的转向，重复上述的步骤：n（rpm
8、） Id（A）闭环控制系统n=f（Ug）的测定 调节Ug及R，使I=Ied，n=1200rpm，逐渐降低Ug，直至Ug=0V，在变换的 过程中记录Ug和n，即可测出控制特性n=f（Ug）n（rpm ） Ug（V）将电机反转，I=Ied，n=1200rpmn（rpm ） Ug（V）调节Ug及R，使Id=0.5Ied，n=1200rpm，逐渐降低Ug，直至Ug=0V，在变换过程中记录Ug和n，即可测出闭环控制特性n=f(Ug)n（rpm ） Ug（V）将电机反转，Id=0.5Ied，n=1200rpmn（rpm ） Ug（V）动态波形观察： 给定值阶跃变化：正向启动正向停车，反向启动反向停车，正转
9、直接 切换到反转，反转直接切换到正转。用示波器观测 n = f (t ) ， I d = f (t ) 的波 形。 电动机分别稳定运行于正、负n=1200rpm，突加、突减负载（20% IN和 100%IN）时n = f (t ) ， I d = f (t ) 的波形。五、五、实验报实验报告告(1)按照实验方法记录的波形描述导通臂与关断臂切断状态时的控制逻辑原 则。 (2)画出上述实验中记录的各工作特性曲线n=f（Id），并比较它们的静差率。(3)画出闭环控制特性曲线n=f（Ug）。六、注意事六、注意事项项 (1)要注意先后顺序，通电时的先打开实验箱的电源，再加高压直流电源； 断电的时候先切断高压直流电源，再关断实验箱电源。 (2)在送高压电源之前，先把给定调至最低。 (3)实验时候需要注意电机的额定电压，额定电流，额定转速，不能超过以 免出现电机损坏。七、思考七、思考题题(1)正反转有什么不同？ (2)脉宽调速系统和晶闸管移相控制的调速系统相比，调试过程有什么异同？(3)脉宽调速系统和晶闸管移相控制的调速系统相比有什么优点？
