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1、3-2单闭环不可逆直流调速系统实验（SCR）、实验目的（1）了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理（2）掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。（3）认识闭环反馈控制系统的基本特性。实验所需挂件及附件序号型号名称备注1THMDK-3电源控制屏1台2MDK-08低压直流电源及给定组件1件3MDK-31直流仪表组件1组4MDK-62晶闸管主电路模块1块5EZT2-11功放电路模块I1块6EZT2-12功放电路模块II1块7EZT2-13功放电路模块III1块8EZT2-15调节器I1块9EZT2-16调节器II1块10EZT2-17电流反馈及过流保护1块11EZT2-19可调电阻、
2、电容模块2块12EZT2-18直流电压传感器模块1块13EZT3-20TC787触发电路模块1块14单相可调电阻箱1台15双踪示波器1台16万用表1只17机组一1台三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统（包括单闭环系统和 多闭环系统）。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用 多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中， 转速单闭环使用较多。在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“转速变 换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控
3、制电 压uct用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间， 以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。电机的转速随给定 电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节 对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI（比例积分）调节。这时当 “给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电 机的转速能稳定在一定的范围内变化。图3-2 转速单闭环系统原理图图3-3 电流单闭环系统原理图 在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流 调节
4、器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压視 控制整流 桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了电流负反馈闭环系统。 电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。同样，电流调节器若采用P （比例）调 节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI（比例积分）调节。当“给定”恒 定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电 枢电流能稳定在一定的范围内变化。三相UgL| UH觥发正桥 功放4OUT三僦漏飭675硏器134与 过图3-4 电压单闭环系统原理图 在电压单闭环中，将反映电压变化的电压隔离器输出电压信号
5、作为反馈信号加到“电压 调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压，控制整流 ct 桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了电压负反馈闭环系统。 电机的最高转速也由电压调节器的输出限幅所决定。同样，调节器若采用卩(比例)调节，对 阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。当“给定”恒定时， 闭环系统对电枢电压变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电压 能稳定在一定的范围内变化。在本实验中“调节器I”做为“速度调节器”和“电压调节器”使用，“调节器I”做 为“电流调节器”使用；四、实验内容(1) 基本单元的
6、调试。(2) U不变时直流电动机开环特性的测定。ct(3) U不变时直流电动机开环特性的测定。d(4) 转速单闭环直流调速系统。(5) 电流单闭环直流调速系统。(6) 电压单闭环直流调速系统(选做)。五、预习要求(1) 复习自动控制系统(直流调速系统)教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反馈控制 系统的内容。(2) 掌握调节器的基本工作原理。(3) 根据实验原理图，能画出实验系统的详细接线图，并理解各控制单元在调速系统中 的作用。(4) 实验时，如何能使电动机的负载从空载(接近空载)连续地调至额定负载?六、实验方法(1) 单闭环调速系统调试原则 先单元、后系统，即先将单元的参数调好，然后才能组成
7、系统。 先开环、后闭环，即先使系统运行在开环状态，然后在确定电流或转速均为负反馈后， 才可组成闭环系统。 先调整稳态精度，后调整动态指标。（2）低压电源接线 将各个模块按照“3-4逻辑无环流可逆直流调速系统实验”实验模块布局图进行布局 （不需要模块摘去就行）。从MDK-8上+15V, -15V, GND1引出3根线去TC787触发电路模块。 三路功放（选取正桥作为功放电路，反桥摘去）的+24V, +15V, GND，Ulf各自短接在 一起，从功放I引出+24V，+15V，GND到MDK-8上。 对于剩余模块的所需低压电源部分按照电压大小，短接在一起，然后从靠近MDK-8的 端口引线数根至IJM
8、DK-8上。电压要对应。GND1和GND3要短接在一起，保证共地。将TCA787的端口 VT1VT6 对应接到正桥的功放电路中。实验导线线选择最短长度。 接线要有顺序，看起来工整。（2）TC787触发电路模块的调试 打开THMDK-3控制屏总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开 关，观察输入的三相电网电压是否平衡。 将“电源控制屏”上输出可调端线电压（线与线之间电压）调至380V。 从单线直流固定电源引线给MDK-08组件供电，从主电路电源可调端UVW与三相整流 用变压器ABC对应连接，然后将三相同步信号abc对应加到TC787触发模块上。 按下“启动”通电后，能够从TC78
9、7模块上标名测试端口观察锯齿波和三相同步电压 信号。（可通过调节电位器RPa1、RPb1、RPc1改变三相同步信号的幅值大小，保持三相同步 信号对称）。 将MDK-08上的“给定”输出U直接与TC787触发电路模块上的移相控制电压U相接，gct将给定开关S拨到接地位置（即U =0），调节TC787触发电路模块上的偏移电压电位器RP2，2ct用双踪示波器观察A相同步电压信号和VT1的输出波形，使a =150 （注意此处的a表示三相 晶闸管电路中的移相角，它的0是从自然换流点开始计算，前面实验中的单相晶闸管电路 的0移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30）。 适当增
10、加给定U的正电压输出，观测TC787触发电路模块的脉冲波形，此时通过切换g 模块上纽子开关应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。实验中使用双窄脉冲。 将正桥功放电路模块上的端口 Ulf接GND，将功放电路的放大触发信号端口（端口 G*、 端口 K*）对应加载到晶闸管主电路模块上。按照三相桥式全控整流线路进行晶闸管主电 路的接线。（3）控制单元调试 移相控制电压U调节范围的确定ct直接将MDK-08上“给定”电压U接入TC787触发电路模块上移相控制电压U的输入端， gct 机组I的电动机与发电机的励磁并联在一起，可调直流稳压电源调节到220V给励磁供电。三相全控整流输出端接机组一电动机电枢绕组。发电机电
11、枢绕组接单相可调电阻箱，电 阻调到最大。用转速测量线连接机组一测量端口与转速表。转速表所在挂箱需要用单 相固定交流电源220V供电。实验导线线选择最短长度。接线要有顺序，看起来工整。当给定电压U由零调大时，转速将随给定电压的增大而增大，当转速到达1500r/min时，给 g定电压应当为6V，如果不是6V,调节TC787模块电位器Rp2。使给定在6V时，电机转速在 1500r/min。安全保证，调节过程中不可使电机转速过高。（4）U不变时的直流电机开环外特性的测定ct 按图3-2的接线图接线（不接转速反馈），机组一电动机与发电机的励磁并联接直流 220V电源。TC787触发电路上的移相控制电压U
12、由MDK-08上的“给定”输出U直接接入，三 ctg 相桥式全控整流电路负载接机组一电动机电枢绕组。直流发电机电枢绕组接单相可调电阻 箱R, L用控制屏面板上100mH，将给定的输出调到零。d 按下“电源控制屏”启动按钮，使主电路输出三相交流电源，将1DK-08挂箱给定电压 拨到“正给定”，从零开始逐渐增加“给定”电压U,使电动机慢慢启动并使转速n达到g1200rpm。 改变负载电阻R的阻值，使电动机的电枢电流从空载直至Id。即可测出在U不变时的edct直流电动机开环外特性n = f（I）,测量并记录数据于下表：dn (rpm)1210114511081057995972890I (A)d1.
13、812.723.274.04.95.36.5（5）基本单元部件调试 移相控制电压U调节范围的确定ct直接将MDK-08上“给定”电压U接入TC787触发电路模块上移相控制电压U的输入端，g ct 机组I的电动机与发电机的励磁并联在一起，可调直流稳压电源调节到220V给励磁供电。三相全控整流输出端接机组一电动机电枢绕组。发电机电枢绕组接单相可调电阻箱，电 阻调到最大。用转速测量线连接机组一测量端口与转速表。转速表所在挂箱需要用单 相固定交流电源220V供电。实验导线线选择最短长度。接线要有顺序，看起来工整。当给定电压U由零调大时，转速将随给定电压的增大而增大，当转速到达1500r/min时，g给
14、定电压应当为6V,如果不是6V,调节TC787模块电位器Rp2。使给定在6V时，电机转速在 1500r/min。安全保证，调节过程中不可使电机转速过高。 调节器的调零将“可调电阻、电容模块”中电阻电容串接在一起，电容全打开，电阻调到30K，连接 到调节器I的“6”、“7”两端，将“调节器I”所有输入端接地，再将电容部分用实验导线 短接，使“调节器I”成为P （比例）调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II “8”端的输出， 调节面板上的调零电位器RP2,使之输出电压尽可能接近于零。将可调电阻、电容模块中电阻电容串接在一起，电容全打开，电阻调到30K，连接到调 节器II的“8”、“9”两端，将“调
15、节器II”所有输入端接地，再将电容部分用实验导线短 接，使“调节器II”成为P （比例）调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II的“10”端， 调节面板上的调零电位器RP2,使之输出电压尽可能接近于零。 调节器正、负限幅值的调整将短接电容的实验导线拔掉，使调节器I成为PI （比例积分）调节器，将“调节器I”的所 有输入端的接地线去掉，将MDK-8的给定接到调节器I的“5”端。当加+5V的正给定电压时， 调整负限幅电位器RP3,使之输出电压尽可能接近于0V；当调节器输入端加-5V的负给定电压 时，调整正限幅电位器RP1，使调节器I的输出正限幅为6V。将短接电容的实验导线拔掉，使调节器II成为PI （比例积分）调节器，将“调节器II” 所有输入端的接地线去掉，将MDK-08的给定输出端接到调节器II
