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1、目目 录录 一、系统设计要求一、系统设计要求.1 二、直流调速系统原理二、直流调速系统原理2 1、开环系统与闭环系统的选择 .2 2、单闭环系统与双闭环系统的选择 .3 3、可逆调速系统 .4 三、基本参数测试三、基本参数测试5 1、电枢回路电阻 R 的测定.5 2、电枢回路电感 L 的测定.6 3、直流电动机-发电机-测速发电机组的飞轮惯量的测定.7 2 GD 4、主电路电磁时间常数的测定 .8 5、电动机电势常数和转矩常数的测定 .9 6、系统机电时间常数 TM 的测定 .9 7、晶闸管触发及整流装置特性的测定 .9 () dct Uf U 8、测速发电机特性的测定10 TG Uf n 四
2、、系统参数测试四、系统参数测试11 1、系统参数设计 .11 2、系统单元调试 .16 五、综合调试五、综合调试21 1、系统开环调试 .21 2、单闭环系统的调试 .22 3、双闭环系统的调试 .24 4、逻辑无环流可逆系统的调试 .26 六、总结及分析六、总结及分析30 1、实验总结 .30 2、实验中出现的问题 .31 七、参考文献七、参考文献34 北京航空航天大学课程设计论文 1 一、系统设计要求一、系统设计要求 1、总体设计要求:、总体设计要求: 以 335W 直流电动机组为调节对象,采用三项全控桥整流装置供电,组成 速度、电流调速系统和逻辑无环流调速系统,对机组实行均匀无级调速。通
3、过 对系统的设计和试验,使系统的性能达到设计要求。 2、给定参数:、给定参数: 。P = 335W, n = 1500r/min, I = 2.0A, U = 220V 3、性能指标要求:、性能指标要求: 调速范围:D = 10, 静差率:s 5%, 转速超调量:% = 10%, 动态 速降:n 8%。 北京航空航天大学课程设计论文 2 二、直流调速系统原理二、直流调速系统原理 1、开环系统与闭环系统的选择、开环系统与闭环系统的选择 开环控制系统的组成最为简单,但是在系统的静差要求较高的话,开环系 统就无法满足要求了,在这种情况下,就要采用闭环控制系统。 图 1 所示是转速负反馈单环控制系统,
4、其工作原理为:测速发动机测量电 机转速 n 得到 Un,Un 与给定转速 Un*比较得到转速误差 U,U 放大后控 制晶闸管触发装置的控制电压 Uct,Uct 通过触发脉冲控制晶闸管导通角 , 从而达到控制电机的电枢电压以控制电机转速的目的。 图图 1 转速负反馈单环控制系统转速负反馈单环控制系统 在此系统的调节下,当系统的负载增加时,各控制量的变化如下: 即通过提高,提高,使 n 下降很小,或者基本不下降,所以闭环系统 d U 0 n 0 * 0 ()() () L nn d Tnnn UUU Unn 不变测速 不变 晶闸管 北京航空航天大学课程设计论文 3 的稳态速度降落要比开环系统小得多
5、。 2、单闭环系统与双闭环系统的选择、单闭环系统与双闭环系统的选择 采用转速负反馈和 PI 调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定性的条 件下实现转速无静差。如果对系统的动态性能要求较高,例如要求快速启动、 突加负载动态速降小等,但闭环系统就难以满足需要。这主要是因为在单闭环 系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转速。 如图 2 所示为转速、电流双闭环控制系统,为了实现速度控制,采用速度 反馈,为了能够实现电流控制和快速的起动性能,采用了电流反馈。其中电流 环为内环,速度环为外环,速度环接受测速发电机送来的速度信号,而速度环 的对信号处理后的输出以及电流反馈信号作为电流环的输入,电流
6、环的输出控 制触发电路产生合适的触发脉冲以控制整流电路的输出电压,从而达到控制电 机转速的目的。为了获得良好的静、动态性能,双闭环调速系统的两个调节器 一般都采用 PI 调节器。 图图 2 转速、电流双闭环控制系统转速、电流双闭环控制系统 双闭环调速系统的启动过程中,电流和转速波形是接近理想快速启动过程 的波形的。按照转速调节器在起动过程中的饱和与不饱和状况,可将起动过程 分为电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段三个阶段,从起动时间上来 北京航空航天大学课程设计论文 4 看,第二阶段恒流升速是主要的阶段,因此双闭环系统基本实现了在电流受限 制下的快速启动,利用了饱和非线性控制方法,达到“准
7、时间最优控制” 。 在双闭环系统中,转速调节器的作用是对转速的抗扰调节并使之在稳态时 无静差,其输出值决定允许的最大电流。电流调节器的作用是电流跟随,过流 自动保护和及时抑制电压扰动。 3、可逆调速系统、可逆调速系统 由直流电动机的转矩公式可知,改变转矩方向的方法有两种,一 em TCI 是改变电动机电枢电流的方向,二是改变励磁磁通的方向。但通过改变励磁磁 通的方法改变转速一般动作时间较长,所以在转向较频繁,对快速性要求较高 的系统里多采用改变电枢电流方向的方法。 图 3 所示为逻辑控制的无环流可逆调速系统,它采用两组晶闸管装置反并 联线路。 图图 3 逻辑控制的无环流可逆调速系统逻辑控制的无
8、环流可逆调速系统 其中的 WLZ 模块对 GTF 和 GTR 两组触发器的脉冲释放进行控制,实现正 反组的导通。其控制过程为正组(VF)工作时,封锁反组(VR)的触发脉冲;反组 (VR)工作时封锁正组(VF)的触发脉冲,从而实现了两组的无环流切换。 北京航空航天大学课程设计论文 5 三、基本参数测试三、基本参数测试 1、电枢回路电阻、电枢回路电阻 R 的测定的测定 电枢回路的总电阻 R 包括电机电枢电阻,平波电抗器电阻和整流装 a R L R 置的内阻。 n R 图图 4 电枢回路电阻测量接线图电枢回路电阻测量接线图 (一)如图 4 所示接线,使给定电压,调节触发电路的偏移电压电0 g U 位
9、器使,负载电阻 RP1 调至最大。调节使整流输出电压分别为150 g U ,调节 RP1 使电枢电流为。记录此时的电压30 70 % ded UU80 90 % ed I 表和电流表的读数为:。 11 96.0 ,1.78UV IA 调节 RP1,使电流表读数为,读取此时两个电表的读数:40% ed I 。 22 111.0 ,0.91UV IA 北京航空航天大学课程设计论文 6 此时应有:,由这两个式子可得总电阻 11 22 do do UI RU UI RU 。 12 21 96.0 111.0 17.24 0.91 1.78 UU R II (二)把电机电枢两端短接,可测得除去电枢电阻以
10、外的总电阻,方法同上: 测得:,。 11 97.0 ,1.78UV IA 22 105.0 ,0.91UV IA 可求得, 12 21 97 105 9.41 0.91 1.76 Ln UU RR II 那么电枢电阻为。17.249.417.83 aLn RRRR (三)短接电抗器两端,同样方法可测得除去电抗器的总电阻,测得数据为: ,。 11 81.0 ,1.83UV IA 22 95.0 ,0.89UV IA 可求得:,那么可得平波电抗器的直流 12 21 81.095.0 14.89 0.89 1.83 an UU RR II 电阻:,()17.24 14.892.35 Lan RRRR
11、 17.247.832.357.06 naL RRRR 2、电枢回路电感的测定、电枢回路电感的测定 电枢电路总电感包括电机的电枢电感,平波电抗器的电感和整流变压 a L L L 器的漏感,但是因为一般的数值很小,可以忽略。则电枢电路的总电感为 B L B L 。如图 5 所示接线,用交流伏安法测定。电机加额定励磁,使电机 aL LLL 堵转。用电压表和电流表分别测量通入交流电压后电枢两端和电抗器上的电压 值和及电流。测得结果为:。 a U L UI25.7 ,207 ,1.32 aL UV UV IA 那么,则 25.7207 19.47 ,156.8 1.321.32 aL aL UU ZZ
12、 II 北京航空航天大学课程设计论文 7 22 22 22 22 19.477.83 0.056756.8 22 3.14 50 156.82.35 0.499 22 3.14 50 aa a LL a ZR LHmH f ZR LH f 图图 5 电枢回路电感测量接线图电枢回路电感测量接线图 3、直流电动机、直流电动机-发电机发电机-测速发电机组的飞轮惯量测速发电机组的飞轮惯量的测定的测定 2 GD 电力拖动系统的运动方程为, 2 375 L GDdn MM dt 电机空载自由停车时的运动方程为, 2 375 K GDdn M dt 那么,其中,。 2 375 K M GD dn dt 9.
13、55 K K P M n 2 KaKK PU II R 按照图 6 接线,分别用电流表和电压表测得在不同转速下的和的值,n a U K I 因条件关系,取经验值,测得试验数据和相关的计算值如表 1 dn dt 2 160minr 北京航空航天大学课程设计论文 8 所示: 图图 6 飞轮惯量飞轮惯量的测定接线图的测定接线图 2 GD 表表 1 飞轮惯量飞轮惯量的测定的测定 2 GD ( /min)n r( ) a U V( ) k IA 2 (min ) dn r dt () K P W() K MNm 22 ()GDNm 15012040.1816036.160.230.54 11961620
14、.1616025.480.200.45 10011360.1516020.010.190.44 求得 22 =(0.540.450.44)/30.48GDn m 平均 4、主电路电磁时间常数的测定、主电路电磁时间常数的测定 主电路的电磁时间常数可以近似的由下式计算: 。 0.4990.0567 0.032 17.24 aL d LL Ts R 北京航空航天大学课程设计论文 9 5、电动机电势常数和转矩常数的测定、电动机电势常数和转矩常数的测定 将电动机加额定励磁,使之空载运行,改变电枢电压测得相应的,可 d Un 以利用步骤 3 中的数据: 。那么 1122 204 ,1501 /min;16
15、2 ,1196 /min dd UV nrUV nr 21 21 204 162 0.138/( /min), 1501 1196 9.559.55 0.1381.318/ dd ee me UU CKVr nn CCNm A 6、系统机电时间常数、系统机电时间常数 TM 的测定的测定 系统的机电时间常数可有下式计算: 。 2 0.48 17.24 0.121 375375 0.138 1.318 m em GD R Ts C C 7、晶闸管触发及整流装置特性、晶闸管触发及整流装置特性的测定的测定() dct Uf U 按图 4 接线,逐步加大给定电压,用电压表测量给定电压和整流输 ct U
16、ct U 出电压,直到输出电压趋于饱和。数据记录如表 2: d U 表表 2 晶闸管触发及整流装置特性晶闸管触发及整流装置特性 ( ) ct UV 1.01.11.21.31.51.71.92.12.22.32.42.52.62.7 ( ) d UV 47647994119142161179187194200207213218 ( ) ct UV 2.82.93.03.13.23.33.43.53.63.73.83.94.04.1 ( ) d UV 223227232236240243247250253255258260262264 图 7 是相应的曲线, 做曲线线性段的切线, 从上面取两点计
17、算斜率: 。 12 12 17963 116 2.0 1.0 dd s ctct UU K UU 图图 7 北京航空航天大学课程设计论文 10 8、测速发电机特性、测速发电机特性的测定的测定 TG Uf n 按图 4 接线,电动机加额定励磁,逐渐增加触发电路的控制电压,分别 ct U 读取对应的,的数值若干组,记录如表 3: TG Un 表表 3 测速发电机的特性测速发电机的特性 ( /min)n r 32560290511991497 ( ) TG UV 1.963.565.327.038.75 相应的曲线见图 8 图图 8 测速发电机特性曲线测速发电机特性曲线 北京航空航天大学课程设计论文
18、 11 四、系统参数测试四、系统参数测试 1、系统参数设计、系统参数设计 已知及已测得的相关参数如下: 直流电动机:, N U220V2.2 N IA1500 /min N nr ,;0.138/( /min) e CVr1.5 晶闸管放大系数:;116 s K 电枢回路总电阻:; 17.24R 时间常数:,;0.032 L Ts0.121 m Ts 电流反馈系数:; 55 1.52/ 1.51.5 2.2 N V VA I 转速反馈系数:; 55 0.0033 ( /min) 1500 N V V r n (一)电流环的设计(一)电流环的设计 (1)确定时间常数确定时间常数 根据参考资料1表
19、 5.1 可取晶闸管三项桥式整流电路的平均失控时间为: ;1.67 s Tms 电流滤波时间常数:;2 oi Tms 北京航空航天大学课程设计论文 12 电流环小时间常数:。3.670.00367 isoi TTTmss (2)选择电流调解器的结构选择电流调解器的结构 因设计要求:,且,则可以按典型 I 型%10% 0.032 8.7210 0.00367 L i T T 系统设计。电流调节器选用 PI 型,其传递函数为,传递函数为: 。 1 ( ) i ACRi i s WsK s (3)选择电流调节器参数选择电流调节器参数 ACR 超前时间常数:。0.032 iL Ts 电流开环增益:要求
20、时,根据参考资料2表 2-2 应取%10% ,则,那么,ACR 的比例系数为:0.69 Ii K T 1 0.690.69 188.0 0.00367 I i Ks T 。 0.032 17.24 188.00.58 1.52 116 i iI s R KK K (4)校验近似条件校验近似条件 电流环截止频率;。 1 188.0 oiI Ks 现在,满足近似条件。 1 11 199.6 33 0.00167 oi s s T 忽略反电动势对电流环影响的条件:,现在, 1 3 oi mL T T ,满足近似条件。 1 11 3348.2 0.121 0.032 oi mL s T T 北京航空航
21、天大学课程设计论文 13 小时间常数近似处理条件:。现在, 11 3 oi soi TT ,可见这里的近似条件满足得不够 1 1111 182.4 330.00167 0.002 oi soi s TT 好,但是因为相差不大,所以我们所做的近似总体还是可以接受的。 (5)计算调节器电阻和电容计算调节器电阻和电容 电流调节器原理图如图 9 所示,按所提供的放大器参数,可知, 0 20Rk 则相应的各电阻和电容的计算如下: f f f f 图图 9 电流调节器原理图电流调节器原理图 ; 0 0.58 2011.6 ii RK Rkk ; 0.0032 0.276 11.6 i i i s CF R
22、k 。 0 44 2 0.4 20 oi oi Tms CF Rk 北京航空航天大学课程设计论文 14 按照上述参数,电流环可以达到的动态指标为:,满足%9.5%10% i 设计要求。 (二)转速环的设计(二)转速环的设计 (1)确定时间常数确定时间常数 电流环等效时间常数为:;22 0.003670.00734 i Ts 转速滤波时间常数:;0.01 on Ts 转速环小时间常数:。20.01 0.007340.017 nion TTTs (2)选择转速调节器结构选择转速调节器结构 由于设计要求无静差,转速调节器必须含有积分环节;又根据动态要求, 应按典型型系统设计转速环。故 ASR 选用
23、PI 调节器,其传递函数为 。 1 ( ) n ASRn n s WsK s (3)选择转速调节器参数选择转速调节器参数 按跟随和抗绕性能都较好的原则,取,则 ASR 的超前时间常数为5h ,5 0.0170.085 nn hTs 转速环开环增益,于是,ASR 的比例系 2 2222 16 415.2 22 50.017 N n h Ks h T 数为。 (1)6 1.52 0.138 0.121 15.7 22 5 0.0033 17.24 0.017 em n n hC T K h RT (4)检验近似条件检验近似条件 北京航空航天大学课程设计论文 15 转速环截止频率为。 1 415.2
24、 0.08535.3 N onNn I K Ks 电流环传递函数简化条件:,现有 1 5 on i T ,满足简化条件; 1 11 54.5 55 0.00367 on i s T 小时间常数近似处理条件:,现在有 11 32 on ion T T ,满足近似条件。 1111 38.9 3232 0.00367 0.01 on ion T T (5)计算调节器电阻和电容计算调节器电阻和电容 图图 10 转速调节器原理图转速调节器原理图 转速调节其原理图如图 10 所示,根据已知放大器参数知,则 0 20Rk 北京航空航天大学课程设计论文 16 , 0 15.7 20314 nn RK Rk ,
25、 0.085 0.27 314 n n n s CF Rk 。 0 44 0.01 2 20 on on Ts CF Rk (6)校核转速超调量校核转速超调量 max * %2() nomn n bm CnT z CnT 当时,而,5h max %81.2% b C C 2.2 17.24 274.8 /min 0.138 dnom nom e IR nr C 取,那么,能够满足设0z 274.80.017 %81.2% 2 1.56.26%10% 15000.121 n 计要求。 2、系统单元调试、系统单元调试 (一)速度调节器(一)速度调节器(ASR)的调试的调试 (1)调整正负输出限幅值
26、调整正负输出限幅值 参照图 11,ASR 的 5、6 端之间接入外接电容,ASR 的 1 接 G(给定)的 Ug,通 过 Ug 加入一定的输入电压, 调节 RP1、RP2 使 ASR 的 图图 11 系统面板图系统面板图 北京航空航天大学课程设计论文 17 输出端输出的正负电压值等于。5V (2)测定输入输出特性测定输入输出特性 短接 5、6 之间的电容,使 ASR 成为 P 调节器,向输入端逐渐加入正负电 压,直至输出限幅值,得到如图 12 的近似曲线: 图图 12 ASR 的输入输出特性的输入输出特性 (二)电流调节器(二)电流调节器(ACR)的调试的调试 (1)调整正负限幅值调整正负限幅
27、值 参照面图 11,ACR 的 9、10 端之间接入电容,2 短截 G(给定)的 Ug,调节 Ug 到足够大,通过调节 RP1、RP2 使的输出 7 端的输出电压为。 3V (2)测定输入输出特性测定输入输出特性 短接 9、10 间的电容,使调节器成为 P 调节器,向调节器输入端逐渐加入 正负电压,直至输出限幅值,得到如图 13 所示的近似曲线: 北京航空航天大学课程设计论文 18 图图 13 ACR 的输入输出特性的输入输出特性 (三)电平检测器的调试(三)电平检测器的调试 (1)调整转矩极性鉴别器调整转矩极性鉴别器(DPT) 图图 14 DPT 特性特性 北京航空航天大学课程设计论文 19
28、 转矩鉴别器的特性如图 14 所示,用电压表同时监视 DPT 的输入和输出端, 输入端给一足够大的负电压(-0.5V 左右),此时的输出应为“1” ,断开输入,接 入正的给定电压,由零逐渐加大,观察输出电压表,当输出由“1”跳变为 “0”时,记下此时的输入电压即为 Usr2,同理,可以得到 Usr1;调整 DPT 的 可变电阻,使得 Usr1 和 Usr2 分别为-0.3V 和+0.3V。 (2)调整零电流检测器调整零电流检测器(DPZ) 图图 15 DPZ 特性特性 DPZ 的特性如图 15 所示,用电压表同时监视 DPZ 的输入和输出端,先加 一个比较小的富输入电压,使输出为“1” ,断开
29、输入,改加正的输入电压,由 零逐渐增大,但输出由“1”到“0”跳变时,此时的输入即 Usr2;减小输入电 压,当输出由“0”到“1”跳变时,此时的输入即 Usr1,调整 DPZ 的可变电阻, 使得 Usr1=0.2V,Usr2=0.6V。 (四)反号器(四)反号器(AR)的调试的调试 输入端加+5V 的电压,调节可调电阻,使的输出端电压为-5V。 (五)逻辑控制器(五)逻辑控制器(DLC)的调试的调试 北京航空航天大学课程设计论文 20 验证逻辑控制器的逻辑功能是否符合如下的真值表: 表表 4 逻辑控制器的真值表逻辑控制器的真值表 M U 110001 输入 I U 100100 () zbl
30、f U U 000111 输出 () Fblr UU 111000 通过 MCL-18 的给定电压开关产生阶跃信号,按上表的输入顺序依次验证 输出是否符合。 经试验,验证结果与真值表相同。 北京航空航天大学课程设计论文 21 五、综合调试五、综合调试 1、系统开环调试、系统开环调试 如图 4 所示接线,Ug 的为正向最小,接通电源,逐渐增大 Ug,使电动机 的转速逐渐增加直到额定转速 1500r/min。 逐步加大负载,使电枢电流达到额定 2A,其间记录转速 n 和相应的电枢电 流 I,如表 5 将给定电压减小至零,使电机停转,断开电源。将整流桥接至反组,重复 上述实验,记录数据如表 6: 根
31、据正反组的数据,可得到如图 16 所 示的开环机械特性曲线: 表表 5 正组的开环特性正组的开环特性 I(A)0.80.91.01.11.21.31.4 n(r/min)1480146414451436142014051389 I(A)1.51.61.71.81.92.0 n(r/min)137513601346133113151300 表表 6 反组开环特性反组开环特性 I(A)0.80.91.01.11.21.31.4 n(r/min)1471145614351425141213951380 I(A)1.51.61.71.81.92.0 n(r/min)136413481336132113
32、071289 图图 16 系统的开环特性曲线系统的开环特性曲线 北京航空航天大学课程设计论文 22 2、单闭环系统的调试、单闭环系统的调试 (一)移项脉冲触发电路的调试(一)移项脉冲触发电路的调试 用示波器观察 MCL-33 的双脉冲观察孔,应该有双脉冲,且间隔相同,幅 值相同;观察每个晶闸管的控制极,阴极电压波形,应有幅值为 1V2V 的双脉 冲。 通过调节偏移电压调节电位器,使得电路的输出脉冲在范围内可30 90 调。 (二)单电流环系统的调试(二)单电流环系统的调试 如图 17 所示,G(给定)的 Ug 输出接至 ACR 的输入端 3,FBC+FA 的电流 反馈接至 ACR 的 1 输入
33、,输出 7 接至移项触 发电路的输入端。1,11 及 9,10 间接入外接 电容。 调节 ACR 的可调电阻 RP1,RP2,使得 ACR 的正负输出电压的饱和值恰好能使触发 电路的触发角为;调整 RP3,RP4 改变功30 放的放大倍数,使得输入为 05V 时,输入和 输出线性相关,且当输入为 5V 时输出恰好达 到饱和。 电动机加额定励磁,并接入负载。 接通电源,由零逐步加大给定电压,直至 电动机达到额定转速。 逐步加大负载,记录在不同负载下的点数 电流和电机的转速,直到点数电流达到额定电 8 4 6 CA G给定 1 2 3 DZS(零速封锁器) S 解除 封锁 NMCL-31A 可调电
34、容,位于 NMCL-18的下部 图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图 3 RP4 CB 图图 17 单闭环系统调试接线图单闭环系统调试接线图 北京航空航天大学课程设计论文 23 流 2A。 测得的数据如表 7 所示: 表表 7 单电流环系统特性单电流环系统特性 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)1500149114801469146114491440 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速(r/min)143014211411140213901381 机械特性曲线如图 18 所示: 图图 18 单电流环系统的特性曲线单电流环系统的特性
35、曲线 (三)单转速环系统的调试(三)单转速环系统的调试 参照图 17,G(给定)的 Ug 接至 ASR 的输入 2,ASR 的输出 3 接至移项触 发电路的输入端;测速发电机的输出端接至 FBS 的两个输入端,FBS 的输出接 至 ASR 的反馈输入 7;5,6 间接入外接电容。 调节 FBS 的可调电阻,使得电机的转速达到额定值时,FBS 的输出约为 北京航空航天大学课程设计论文 24 5V;调节 ASR 的可调电阻 RP1,RP2,使得 ASR 的正负输出电压的饱和值恰 好能使触发电路的触发角为;调整 RP3,RP4 改变功放的放大倍数,使得输 30 入为 05V 时,输入和输出线性相关,
36、且当输入为 5V 时输出恰好达到饱和。 电动机加额定励磁,并接入负载。 接通电源,由零逐步加大给定电压,直至电动机达到额定转速。 逐步加大负载,记录在不同负载下的电枢电流和电机的转速(表 8) ,直到 点数电流达到额定电流 2A。 表表 8 单转速环调速系统特性单转速环调速系统特性 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)1500149814951493149114881485 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速(r/min)148314811479147714761474 机械特性曲线如图 19 所示: 图图 19 单转速环调速系统特性曲线单
37、转速环调速系统特性曲线 北京航空航天大学课程设计论文 25 3、双闭环系统的调试、双闭环系统的调试 在前述单闭环系统调试的基础上改变线路接法,如图 20 所示,使系统构成 双闭环。 G(给定)的 Ug 接至 ASR 的输入端 2,ASR 的输出 3 接至 ACR 的输入 3,ACR 的输出 7 接至移项偏移电路的输入。同样接入转速反馈和电流反馈。 调节 ASR 的 RP3 和 RP4 使得 ASR 的放大倍数满足输出 05V 的电压,调 节 ACR 的 RP3 和 RP4 使得 ACR 的放大倍数满足输出 03V(使触发角在 可调)。30 90 图图 20 双闭环系统接线图双闭环系统接线图 8
38、 4 6 CA G给定 1 2 3 DZS(零速封锁器) S 解除 封锁 NMCL-31 FBS速度变换器 2 1 4 3 TG Uct NMCL-33 图1-8b 不可逆双闭环直流调速系统控制回路 6 5 4 7 1 2 RP4 CB 可调电容,位于 NMCL-18的下部 IZ If RP1 TA3 TA1 TA2 NMCL-33 北京航空航天大学课程设计论文 26 接入附载发电机,负载先调节至最小。 接通电源,逐步加大给定电压,使转速达到额定值 1500r/min,逐步加大负 载,记录转速和电枢电流的变化,直到电枢电流达到额定值 2A。记录的数据如 表 9: 表表 9 双闭环系统的特性双闭
39、环系统的特性 电流 I(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速 n(r/min)1500149914981497149514941493 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速(r/min)149214911489148814861485 根据测得数据得到如图 21 的机械特性曲线: 图图 21 双闭环系统特性曲线双闭环系统特性曲线 同样的方式检验反组桥在双闭环下的工作状态,经验证反组桥也能正常工 作,其硬度与正组桥相当。 北京航空航天大学课程设计论文 27 4、逻辑无环流可逆系统的调试、逻辑无环流可逆系统的调试 逻辑无环流系统的主回路由反并联的三项全控整流桥组成,
40、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 电流检测器 DPZ,无环流控制器 DLC,触发器,电流变换器 FBC,速度变换器 FBS 等组成。系统原理如图 22 所示。 图图 22 逻辑无环流系统接线图逻辑无环流系统接线图 在前述可调试步骤正常完成的基础上,按图 22 连接电路。 将 G(给定)的极性开关拨至正给定,逐渐增加给定电压,观察电机在正给 定下的运行状态,减小给定至零使电机停转;将给定的极性开关拨至负给定, 逐渐增加给定电压,观察电机在负给定下的运行状态,减小给定电压使电机停 北京航空航天大学课程设计论文 28 转。因为前边的调试
41、运行良好,所以这两次实验下电机都能较好的运行。 将正负给定电压均加至使电机额定运转,在此状态下拨动给定的极性开关, 观察电机是否能迅速停转并反转。因为逻辑控制部分 DPT 和 DPZ 的电平宽度 选择得当。所以我们的转向切换也工作得很好。 分别在正、反转的情况下,改变负载的大小,得到电机在此状态下的机械 特性数据如表 10: 表表 10 逻辑无环流系统特性逻辑无环流系统特性 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)1500149914981496149514941492 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速一 转速(r/min)149114901
42、488148714871486 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)1000999999998997995993 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速二 转速(r/min)992991989987986985 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)500499498497495494493 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速三 转速(r/min)491490488487485484 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)1501481471451441431
43、42 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 正 转 转速四 转速(r/min)142141140139139138 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)1500149914971496149514931491 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速一 转速(r/min)148914871486148314821481 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)1000999998996993991990 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速二 转速(r/min)98898698598398
44、2980 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)500499498496495493492 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 反 转 转速三 转速(r/min)490488487485483482 北京航空航天大学课程设计论文 29 电流(A)0.80.91.01.11.21.31.4 转速(r/min)150149148147145142141 电流(A)1.51.61.71.81.92.0 转速四 转速(r/min)139138136134133131 正反转下的机械特性曲线如图 23、24 所示: 图图 23 逻辑无环流系统特性(正转)逻辑
45、无环流系统特性(正转) 北京航空航天大学课程设计论文 30 图图 24 逻辑无环流系统特性(反转)逻辑无环流系统特性(反转) 北京航空航天大学课程设计论文 31 六、总结及分析六、总结及分析 1、实验总结、实验总结 由上述实验结果,可见系统的调速范围 D 满足(110),即系统在 150r/min1500r/min 范围内连续可调,静差率、超条量和动态转速降等也基本符 合要求,可见我们的参数设计及调试还是基本满足设计要求的。 但是在具体的调试中,设计的理论值与实际调试中的数值有时差距还是很 大的。比如 ASR 的放大倍数,理论情况下 ASR 的输出是 5V 左右,但是由于 ACR 输入的精度要
46、求,我们最后采取的 ASR 输出(也是 ACR 的输入)为 7.5V 左 右,这样 ASR 和 ACR 的放大倍数就都需要改动。 实验的过程中我们亲自的体验了闭环系统对电动机机械特性的影响,下面 是采用前面测得的数据所进行的一项机械特性比较: 图图 25 各种系统机械特性比较各种系统机械特性比较 北京航空航天大学课程设计论文 32 可见单闭环系统较之开环系统,机械特性已经硬了很多,而双闭环系统的 硬度又有了进一步的提升。并且在双闭环状况下,系统的抗扰性能也得到了提 高。 2、实验中出现的问题、实验中出现的问题 (一)三项全控整流电路(一)三项全控整流电路 实验中由于对三项全控整流电路工作原理的
47、理解不够透彻,误接了一根地 线,导致烧掉了一路三项桥电路模块,由于这个很低级的错误导致了很大的损 失。事故之后我对三项全控整流电路的运行原理进行了详细的分析,找到了故 障发生的原因。 图图 26 三项全控整流系统电路示意图三项全控整流系统电路示意图 图 26 为三项桥式全控整流电路的示意图,图中箭头所指为错接的地线。在 正常情况下,在任意时刻,只有两个晶闸管是导通的,如图 27 所示: 图中实线部分表示的是在某一时刻电路的导通状态,导通的晶闸管中的电 流等于负载中的电流。 北京航空航天大学课程设计论文 33 图图 27 正常导通的整流电路正常导通的整流电路 但是当错误的接入的短路线时,电路的导通状态就变成了图 28 所示: 图图 28 短路故障短路故障 可见在图示瞬时,粗实线所经过的晶闸管短路,其间会流过很大的短路电 流,从而烧毁管子。 北京航空航天大学课程设计论文 34 由此可见,在实验前对电路的工作原理进行透彻的分析还是十分必要的, 以免发生这种低级的错误,造成不必要的损失。 (二)(二)ASR 输出与输出与 DPZ 电平宽度的匹配问题电平宽度的匹配问题 实验过程中出现的另一个比较棘手的问题就是逻辑无环流调试过程中转向 无法正常切换。正常情况下,在给定电压达到一较小值时
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