电气传动实验报告

电气传动实验报告 Revised as of 23 November 2020

电气传动课程设计

摘要：

本课题主要内容为双闭环调速系统调试与测试的过程及结果，其中包括了实验设计过程，原始设备参数的测量，参数设计，实验仿真和系统的实际调试结果等内容，最终得到符合要求的双闭环调速系统。

本报告开始部分明确了课程设计任务，随后是对本课题的发展现状及背景的一些研究情况，之后介绍了所用设备以及实验台的具体情况。接下去详细说明了电机各个参数的测试过程及结果，并在其基础上进行调节器参数计算设置，给出了计算机仿真过程和结果。最后部分是现场调试的过程及说明并给出结论。

直流电动机具有优良的起动，制动和调速性能。直至今日，直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。而双闭环调速系统则可以在保证系统稳定性的基础上实现转速无静差，且有良好的动态特性特别是启动特性，能有效地控制电机，提高其运行性能，应用广泛，值得加以研究，对国民经济具有十分重要的现实意义。

关键字：

双闭环调速直流电机MATLAB仿真

目录

1、课程设计任务书

内容：设计并调试直流双闭环调速系统。

硬件结构：电流环与转速环（两个PI调节器）。

驱动装置：晶闸管整流装置。

执行机构：直流电机。

性能指标：稳态：无静差。

动态：电流超调量小于5%；空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。2、课题的发展状况研究意义

调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。在50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。

近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。

电气传动技术在我国经济和社会的发展中发挥着举足轻重的作用,随着现代科学技术的不断发展,越来越多的先进技术融入到电气传动技术的研究中,这促使电气传动技术不断向着实用化、智能化、信息化、交流化、数字化、集成化和绿色化的方向发展。

3、设备选型

型号:130SZ01

功能: 体积小、重量轻、力能指标高、噪声低、产品系列化程度高、零部件通用化程度强等特点，被广泛应用于各种机械及自动化控制系统中作执行元件。

市场价格:490元

交直流电流传感器（IN：AC/DC 0-5A；OUT：DC 0-5V）

型号:WBI125E01

受限制:输入电流范围大小在0至5A ,输出电压范围大小在0至5V ，电流测量精度为+%

工作原理: 光电隔离原理、磁调制隔离原理

功能: 检测交流供电线路的电流值时，为防止损坏测试系统、危害人身安全，检测系统不能与强电直接相连。交直流电流传感器可以将待检测的电流信号转换为便于测量的直流信号并进行隔离传送，构成一个具有隔离功能的检测电路，以保证系统电路和操作人员的安全。可对电网或电路中的交直流电流进行实时测量，具有体积小、响应快、高精度、低漂移等特点。输入、输出回路完全隔离，输出信号与电源共地，可以直接与各型A/D转换器配接，构成数据集中采集系统。

市场价格:170元

交直流电压传感器（IN：AC/DC 0-500V；OUT：DC 0-5V）

型号:WBV125E01

受限制:输入电压范围大小在0至500V ,输出电压范围大小在0至5V ，电压测量精度为+%

工作原理: 光电隔离原理、磁调制隔离原理

功能: 检测交流供电线路的电压值时，为防止损坏测试系统、危害人身安全，检测系统不能与强电直接相连。交直流电压传感器可以将待检测的电压信号转换为便于测量的直流信号并进行隔离传送，构成一个具有隔离功能的检测电路，以保证系统电路和操作人员的安全。可对电网或电路中的交直流电压进行实时测量，具有体积小、

响应快、高精度、低漂移等特点。输入、输出回路完全隔离，输出信号与电源共地，

可以直接与各型A/D转换器配接，构成数据集中采集系统。

市场价格:207元

4、实验台简介

实验台主要分为给定、驱动、执行、检测、电源及保护几个功能模块。接口分为两种，一种为强电接口，一种为弱电接口。对应的由强电开关和弱电开关控制其电源通断。

.弱电给定模块

给定模块用于产生不同大小极性的阶跃，斜坡信号。在本实验中主要使用阶跃信

号，作为控制信号控制晶闸管的导通角，从而起到控制电枢电压的作用。

实验台给定模块

.驱动模块

驱动模块由晶闸管构成的三相桥式可控电路构成，在实验中为电动机提供可控的电枢电压，受给定模块控制。

实验台驱动模块

．执行模块

执行模块及电动机以及发电机，是实验的关键部分。其四个电枢接口，四个励磁

接口共八个接口被引导实验台面上，剩余部分摆放在实验台右侧。

实验台执行模块

检测模块

本试验中用到的检测模块主要包括电流和转速的检测模块，用于搭建反馈通道，

其中反馈系数可以根据需要自行调整。

转速检测模块

.电源和电源保护模块

电源模块提供了共3个档位的三相交流电源，电源保护模块提供了各种故障的提示灯，复位键以及强电弱电两组开关，帮助快速找到故障原因，迅速纠正，避免危

险。

电源模块

电源保护模块

完整丰富的实验台给我们调试出完美的双闭环调速系统提供了条件

5、参数测试

测量电机两条机械特性曲线，并得到静差率。