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1、逻辑无环流直流调速系统实验一、实验目的：1. 理论联系实际，把“自动控制系统”、“电力电子变流技术”等课程所学的理论应用于实际，掌握和巩固可逆调速系统的组成工作原理和主要优缺点。2. 熟悉和掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试方法和步骤。3. 通过实验，分析和研究系统的动、静态特性，并研究调节器参数对动态品质的影响。4. 通过实验，使同学提高实际操作技能，培养分析和解决问题的能力。二、实验内容：1. 各控制单元调试。2. 整定电流反馈系数，转速反馈系数a，整定电流保护动作值。3. 测定开环机械特性及高、低速时的静特性n=f(Id)。4. 闭环控制特性n=f(Id)的测定。5. 改变调节器参数，观察
2、、记录电流和速度起制动的动态波形。三、实验要求：1. 预习：(1)实验前必须掌握系统的框图原理、系统各控制单元的功能和作用。(2)熟悉IPS-1实验装置的结构，面板布置及系统主要设备参数。(3)拟定实验的具体操作步骤，列出所需记录的参数表格，实验前由教师抽查，发现未预习者，不得参加实验。2. 实验技术指标要求：(1)电流超调量i% 5%，并记录有关参数对i%的影响，用理论计算分析误差的原因。(2)转速超调量n% 10%，并记录有关参数对n%的影响，用理论计算分析误差的原因。(3)用示波器测定，系统起动、制动，由正转到反转的过渡时间。(4)稳态转速无静差。3. 实验报告内容：(1)实验线路组成的
3、方框图和系统原理图（2#图纸）。(2)实验的内容、步骤和方法，实验测定的结果数据和波形图。(3)分析系统的相对稳定性、动态波形与参数的关系。(4)提出对本实验的改进意见。四、实验系统的组成及工作原理：系统的原理框图(见图2)。图中：GJ(LY101盒)(见图1)信号给定单元，它有两个输出端。 输出1给定信号直接输出端； 输出2给定信号经给定积分器(GI)后输出。 图1 给定单元 图2.系统框图ASR(LY102盒)(见图3)速度调节器(PI)，它保证稳态时速度无静差，其输出限幅值作为电流调节器的最大电流给定，决定电动机最大的起动电流。 BS速度变换及速度反馈。DZS(LY102盒)(见图4)零
4、速封锁单元，其作用是：当给定信号为零时，电动机应停止不动，然而，各调节器的零点漂移将导致电动机爬行，为确保零位时电动机不会爬行，一定要将调节器严格锁零，即通过控制场效应管使调节器的输出和输入之间短接。 ACR(LY103盒)(见图5)电流调节器(PI)，它作为电流环内的调节器，可以控制电动机起，制动电流的大小，及时抑制电网扰动对转速的影响。其输出的最大限幅值由触发器GT的移相特性决定，即最大正限幅值决定min的大小，最大负限幅值决定min的大小。BC电流变换及电流反馈。由三个同型号(5A/0.1A)的交流电流互感器LH接成星形接法，经三相桥式整流后变成极性不可变的直流电压，并分路送出：a)过流
5、推信号和过流跳闸控制信号； b)DPZ的零电流输入信号Uio；c)电流反馈信号Uif（或Ui）。AR(LY103盒)(见图6)反号器。注意：电流反馈信号的极性总是为“+”，而且，此系统只采用了一个电流调节器，为保证电流环为电流负反馈环，实现负反馈控制，必须采用一只反号器AR，为此，由逻辑DLC的两个相反端的UF和UR信号分别控制电流的给定信号，以实现电流反馈永远是负反馈。 图6CT1，MT1(LY105-1盒)(见图7)正组桥晶闸管的三相移相触发器和脉冲门。CT2，MT2(LY105-2盒)反组桥晶闸管的三相移相触发器和脉冲门。 三相移相触发器由三片集成电路芯片KJ004（或KC04）等组成，
6、通过KJ041而形成六路双窄脉冲，经脉冲放大和脉冲门MT，去发三相全控桥晶闸管。三相移相触发器有两路输入信号，一路是三相交流同步电源，以保证主电路的交流电压和触发脉冲保持同步，去正确触发各相晶闸管。另一路是脉冲移动的控制信号Uct，用它来控制触发器脉冲发出的时刻，从而达到控制晶闸管触发角的目的。为了从根本上消除系统的静态环流和脉动环流，则必须在任何时刻只允许开放一组晶闸管脉冲，另一组晶闸管脉冲被严格封锁，为达此目的，电路上设计了两个模拟电子开关脉冲门MT1、MT2，逻辑控制器根据系统的工作情况正确发出指令Ubif（或Ubir）来接通一脉冲门而同时切断另一脉冲门。图7DPT(LY104盒)(见图
7、8)转矩极性鉴别器；8 图8DPZ(LY104盒)(见图9)零电流检测器；9 图9 DLC(LY104盒)(见图10)逻辑控制器； 图10 WY(LY124板)15V直流稳压电源，供整个控制单元的工作电源。TM整流变压器，接线组别为D，Y11。TB同步变压器，接线组别为D，Y11。逻辑无环流系统的主回路由二组反并联的三相全控桥组成，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流器，电枢回路仅串一个平波电抗器hd。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DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器CT，电流变换及电流反馈BC，速度变换及速
8、度反馈等组成，其系统原理如图2所示。正向起动时，给定电压U*n为正电压，无环流逻辑控制器的输出端Ubif为“0”态，Ubir为“1”态，即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲被封锁，主回路正组晶闸管处于整流状态，电动机正向运行。当给定减小时，U*nUn，使U*i反向，正组晶闸管进入本桥逆变状态，而此时Ubif、Ubir则不变，当主电路电流减小并过零后，Ubif为“1”态，Ubir为“0”态，即进入它桥制动状态，使电机转速降至设定的转速后，再切换成正向运行。当U*n=OV时，则电机停转。反向运行时，Ubif为“1”态，Ubir为“0”态，主回路反桥晶闸管工作。无环流逻辑控制器的输出取决于电机的运行状态
9、，正向运转，正转制动本桥逆变及反转制动的它桥逆变状态，Ubif为“0”态，Ubir为“1”态，保证了正桥工作，反桥封锁；反向运转，反转制动本桥逆变及正转制动的它桥逆变阶段，则Ubif为“1”态，Ubir为“0”态，正桥被封锁，反桥触发工作。由于逻辑控制器的作用，在逻辑无环可逆系统中保证了任何情况下两组晶闸管整流桥不会同时触发，一组触发工作时，另一组被封锁，因此系统工作过程既无直流环流也无脉动环流。五、实验设备和仪器：LY101、LY102、LY103、LY104、LY105-1-2、LY105-1-2、LY121-LY124，直流电动机发电机测速发电机组，示波器、万用表。(见书后附图)六、实验
10、步骤：（一）双闭环可逆调系统调试原则： 先单元、后系统。 先开环、后闭环。 先内环、后外环。 先单向（不可逆）、后双向（可逆）。（二）系统的开环调试。实验原理框图如图11所示。1. 系统的相位整定：(1)定相分析：定相的目的是根据各相晶闸管在各自的导电范围，触发器能给出触发脉冲，也就是确定触发器的同步电压与其对应的主回路电压之间的正确相位关系，因此必须根据触发器结构原理，主变压器的接线组别来确定同步变压器的接线组别。图11由KJ004组成的三相移相触发电路要求三相交流同步电压A,B,C应分别与主回路电源电压A2，B2，C2同相位，因此若主电路的整流变压器TM的接线组别为D,Y11，则要求触发器
11、的同步变压器TB的接线组别也为D,Y11，如图12所示。其矢量关系图如图13所示。以主变压器TM的A2相为例，将+A作为同步电源所产生的脉冲去触发+A2相的晶闸管VT1，将-A作为同步电源所产生的脉冲去触发- A2相的晶闸管VT4，即共相脉冲在同一控制信号作用下总是相差180。如图14所示，同步信号A经阻容移相30后为A1，再输入到脉冲触图12. 整流变压器与同步变压器接线图 图13.主电压与同步电压矢量关系图发器中，因此，在系统要求的移相范围内都处于锯齿波的范围之中，这样的相应配合关系是可行的，其它各号的晶闸管的同步电压相位关系可以从图13中推出。主回路电压+A2-C2+B2-A2+C2-B
12、2触发器同步电压+A-C+B-A+C-B晶 闸 管VT1VT2VT3VT4VT5VT6(2)实验线路连接：先将LY105-1-2、LY105-1-2的25芯插座分别与LY123中的插座相连，并将Ubif、Ubir孔与控制直流电源的公共点GND相连。从LY124中将15V，GND与LY105连接好，直流主回路与灯盒相连。(注意: 此时LY121 A2，B2，C2不得相连)(3)相位检查：a).合保护电路开关（自动空气开关）K1，其它开关不合，用示波器检查主电路电压即LY105-1-2同步电压ABC相序是否依次相差120。b).拉开K1，用导线将LY121上N与触发器LY105公共点（GND）相连
13、，再合K1和直流调速主电源开关k2,用双线示波器观察主电路电源电压（A2，B2，C2）和同步电压是否符合图13中矢量图中的相位关系。检查完毕，立即将LY121上N与LY105-1-2的公共点(GND) 的连接线拔掉。 图14 定相波形分析图2. 触发器的整定： 将LY101中输出1与LY105-1中的Uct孔相连，合LY124中的电源控制开关，调节LY101中的负给定电位器，使Uct=-1.5V左右，用示波器观察LY105-1中（1,4）,(3,6),(2,5)孔的三相锯齿波的斜率是否一致，若不一致，调节斜率电位器。 观察16孔的6个触发脉冲，应使间隔均匀，相互间隔为60。 触发器移相控制特性
14、的整定：如图15所示，触发器移相控制特性有三个参数的整定尤为重要。a)系统初始相位（脉冲零位）的整定和偏移电压Up的调整。它决定系统工作的初始状态。本系统要求Uct=0V时，=900 ，电机应停止不动，因此要调整偏移电压Up使=900。图15.触发器移相控制特性b)测得当=min=30o时所对应的+Uctm值，该值将作为整定ACR输出最大正限幅值的依据。c)测得当=1500（=min=300）时所对应的-Uctm值，该值将作为整定ACR输出最大负限值的依据。调整方法如下：a) 先使Uct=0V，用示波器观察LY105-1的(1,4),(3,6)(2,5)孔的波形是否符合图14中=900的位置，若全不对，调节负偏移Up电位器，使其符合要求。若个别不对可微调相对应的斜率电位器。b) 将LY121的 A2，B2，C2与LY123的 A2，B2，C2分别连接,主回路接成纯电阻性负载（灯挂箱），合主回路k2，调节灯的个数使主回路电流达到1A左右，用示波器观察负载两端的整流电压波形应如图16所示。图16.纯电阻负载a=90时三相桥式整流电压波形若观察到的不符合图16所示的波形，可微调Up电位器
