晶闸管直流调速系统主要控制单元调试实验报告
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电子与信息工程学院自动化科学与技术系
路接入电容后，调节器为比例积分调节器，当突加突减给定时，由于电容的充放电作用， 输出以指数增长为输入值。若速度反馈接入“ 1” ，则输入为给定电压减去速度反馈电压的 速度误差信号。调节器对误差信号进行比例和积分作用，输出控制量。输出通过限幅电路 限幅，限幅电压由 RP1 和 RP2 调节。电流调节器 ACR 工作原理与 ASR 基本相同。 七.实验体会 做实验的过程中，在实验结果和预期结果不一样时，应通过思考和排除，及时找出错误 出现的原因。 八. 建议与意见 希望老师讲解一下零速封锁器对调节 ACR、ASR 的影响。 感谢老师的指导和组员的共同努力。
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（3）测试 PI 特性 器的反号器 AR 调试 当“3”端输出电压为-5V 时， “9”端输出电压为+5V。 3.电流调节器 ACR 的调试 （1）调试 ACR 的正、负电压限幅值 给定电压接入 ACR 的输入端，令给定为±1V，输出端为-5V 和+5V。 （2）测定 P 调节输入输出特性 短接电容，得出如下数据： 输入端 Ug/V 输出端电压/V 放大比例 K 0.75 -3.94 -5.25 0.50 -2.59 -5.18 0.30 -1.60 -5.23
“运动控制系统”专题实验
实验报告
学生姓名 同组者姓名 同组者姓名 实验时间 实验名称 2015/4/24 所属班级 所属班级 所属班级 提交报告日期 5.2 晶闸管直流调速系统主要控制单元调试 学 号 学 号 学 号 成 绩
第
号台
一.实验目的 （1）熟悉直流调速系统主要控制单元的工作原理及调速系统的要求。 （2）掌握直流调速系统主要控制单元的调试步骤和方法。 二.实验内容 （1）调节器的测试。 （2）电平检测器的调试。 （3）反号器的调试。 （4）逻辑控制器的调试。 （逻辑控制器和电平检测器的调试暂时不做） 三.实验设备 （1）电源控制屏（NMCL-32） ； （2）低压控制电路及仪表（NMCL-31） ； （3）直流调速控制单元（NMCL-18） ； （4）双踪示波器 四.实验原理 1.反号器（AR） 反号器由运算放大器及有关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒向的场合。反号器的 输入信号由运算放大器的反向端接入，故输出电压为 Usc=-(RP1+R3)/R1×Usr。 调节 RP1 的可动触点，可改变 RP1 的数值，使 RP1+R3=R1，则 Usc=-Usr，输入和 输出成倒向关系。元件 RP1 装在面板上。 2.电平检测器 （1）转矩极性鉴别器（DPT） 转矩极性鉴别器用于监测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制 系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需要的“0”和“1” 。其输入输出特性具有继电特 性。 调节输入端电位器可调节继电特性相对于零点的位置。输入输出特性的回环宽度为： Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中，K1 为正反馈系数，K1 越大，正反馈越强，回环宽度 越大；Usr2 和 Usr1 分别为输出由正翻转到负和由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2 和 Uscm1 分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取 0.2～ 0.6V，环宽大时能提高系统的抗干扰能力，但环过宽时会使系统动作迟缓。 （2）零点六检测器 工作原理与转矩极性鉴别器相同，但其继电特性相对于零点的位置只能在正半轴。 3.逻辑控制器（LC） 逻辑控制器用于逻辑无环流可逆直流调速系统，其作用是对转矩极性和主回路零电流信
（3）测定 PI 特性 突减给定电压得波形：
六.思考题 （1）简述 ASR、ACR 电路的工作原理。 ASR、ACR 由运算放大器反馈电路、输出限幅电路和零速封锁电路组成。给定输入接在放 大器的反相端“2” ，并将输出反馈接回反相端构成负反馈。当反馈回路不接电容时，调节 器为比例调解器，输入与输出成线性关系，比例系数由 RP3 和 RP4 的大小决定。当反馈回
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号进行逻辑运算，切换加于整租桥和反组桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的 无环流运行。 （1）逻辑判断环节 逻辑判断环节的任务是根据转矩极性检测器和零电流检测器的输出 U M 和 U I 状态， 正确 地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换 （由 U M 是否变换状态决定）及切换条件是否具 备（由 U I 是否从“0”变“1”决定） 。即：在 U M 变号后，主电路电流过零时，逻辑判断电 路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出 U Z 和 U F 状态必须相反。 （2）延时环节 要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断 电路发出切换指令 U Z 或 U F 后， 经关断等待时间 t1 （约 3ms） 和触发等待时间 t2 （约 10ms） 之后才能执行切换指令，故应设置相应的延时电路。 （3）逻辑保护环节 逻辑保护环节也称为“多一”保护环节，当逻辑电路发生故障时,U Z 、U F 的输出同时为 “1”状态，逻辑控制器的两个输出 Ublf 和 Ublr 全为“0”状态，造成两组整流装置同时 开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环流环节后，当 U Z 、U F 全为“1”时，是逻辑保 护环节输出 A 点电位变为“0” ，使 Ublf 和 Ublr 都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避 免产生短路环流事故。 （4）推β环节 在正反桥切换时，逻辑控制器中的 G8 输出“1”状态信号，将此信号送入 ACR 的输入端 作为脉冲后推移β指令，从而可避免切换时电流的冲击。 （5）功率放大输出环节 因与非门的输出功率有限，为了尽可能可靠推动脉冲们 I 或 II，故加了由 V1 和 V2 组成 的功率放大级，有逻辑信号 U LK 1 和 U LK 2 进行控制，或为“通”或为“断”来控制触发脉冲 门 I 和触发脉冲门 II。 五.实验结果与分析 1.速度调节器 ASR 的调试 （1）调试正负电压限幅值 在给定为±1V 时，分别调节 RP2 和 RP1，使“3”端限幅输出分别为-5V 和+5V。但是， 在调节完成后，当给定降至 0.2V 左右时，ASR 输出就已变为 0。分析电路后，找出原因： 调试之前未将零速封锁器（DZS）解除，使得 ASR 的调节范围受到影响。 （2）ASR 作为 P 调节器的输入输出特性 短路电容，测量输入端和输出端的电压得出一组数据： 输入端 Ug/V 输出端电压/V 放大比例 K 0.70 -2.88 -4.11 0.50 -2.03 -4.06 0.30 -1.20 -4.0
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路接入电容后，调节器为比例积分调节器，当突加突减给定时，由于电容的充放电作用， 输出以指数增长为输入值。若速度反馈接入“ 1” ，则输入为给定电压减去速度反馈电压的 速度误差信号。调节器对误差信号进行比例和积分作用，输出控制量。输出通过限幅电路 限幅，限幅电压由 RP1 和 RP2 调节。电流调节器 ACR 工作原理与 ASR 基本相同。 七.实验体会 做实验的过程中，在实验结果和预期结果不一样时，应通过思考和排除，及时找出错误 出现的原因。 八. 建议与意见 希望老师讲解一下零速封锁器对调节 ACR、ASR 的影响。 感谢老师的指导和组员的共同努力。
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（3）测试 PI 特性 器的反号器 AR 调试 当“3”端输出电压为-5V 时， “9”端输出电压为+5V。 3.电流调节器 ACR 的调试 （1）调试 ACR 的正、负电压限幅值 给定电压接入 ACR 的输入端，令给定为±1V，输出端为-5V 和+5V。 （2）测定 P 调节输入输出特性 短接电容，得出如下数据： 输入端 Ug/V 输出端电压/V 放大比例 K 0.75 -3.94 -5.25 0.50 -2.59 -5.18 0.30 -1.60 -5.23
“运动控制系统”专题实验
实验报告
学生姓名 同组者姓名 同组者姓名 实验时间 实验名称 2015/4/24 所属班级 所属班级 所属班级 提交报告日期 5.2 晶闸管直流调速系统主要控制单元调试 学 号 学 号 学 号 成 绩
第
号台
一.实验目的 （1）熟悉直流调速系统主要控制单元的工作原理及调速系统的要求。 （2）掌握直流调速系统主要控制单元的调试步骤和方法。 二.实验内容 （1）调节器的测试。 （2）电平检测器的调试。 （3）反号器的调试。 （4）逻辑控制器的调试。 （逻辑控制器和电平检测器的调试暂时不做） 三.实验设备 （1）电源控制屏（NMCL-32） ； （2）低压控制电路及仪表（NMCL-31） ； （3）直流调速控制单元（NMCL-18） ； （4）双踪示波器 四.实验原理 1.反号器（AR） 反号器由运算放大器及有关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒向的场合。反号器的 输入信号由运算放大器的反向端接入，故输出电压为 Usc=-(RP1+R3)/R1×Usr。 调节 RP1 的可动触点，可改变 RP1 的数值，使 RP1+R3=R1，则 Usc=-Usr，输入和 输出成倒向关系。元件 RP1 装在面板上。 2.电平检测器 （1）转矩极性鉴别器（DPT） 转矩极性鉴别器用于监测控制系统中转矩极性的变化；它是一个模数转换器，可将控制 系统中连续变化的电平转换成逻辑运算所需要的“0”和“1” 。其输入输出特性具有继电特 性。 调节输入端电位器可调节继电特性相对于零点的位置。输入输出特性的回环宽度为： Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中，K1 为正反馈系数，K1 越大，正反馈越强，回环宽度 越大；Usr2 和 Usr1 分别为输出由正翻转到负和由负翻转到正所需的最小输入电压；Uscm2 和 Uscm1 分别为正向和负向饱和输出电压。逻辑控制系统中的电平检测环宽一般取 0.2～ 0.6V，环宽大时能提高系统的抗干扰能力，但环过宽时会使系统动作迟缓。 （2）零点六检测器 工作原理与转矩极性鉴别器相同，但其继电特性相对于零点的位置只能在正半轴。 3.逻辑控制器（LC） 逻辑控制器用于逻辑无环流可逆直流调速系统，其作用是对转矩极性和主回路零电流信
（3）测定 PI 特性 突减给定电压得波形：
六.思考题 （1）简述 ASR、ACR 电路的工作原理。 ASR、ACR 由运算放大器反馈电路、输出限幅电路和零速封锁电路组成。给定输入接在放 大器的反相端“2” ，并将输出反馈接回反相端构成负反馈。当反馈回路不接电容时，调节 器为比例调解器，输入与输出成线性关系，比例系数由 RP3 和 RP4 的大小决定。当反馈回
电子与信息工程学院自动化科学与技术系
号进行逻辑运算，切换加于整租桥和反组桥晶闸管整流装置上的触发脉冲，以实现系统的 无环流运行。 （1）逻辑判断环节 逻辑判断环节的任务是根据转矩极性检测器和零电流检测器的输出 U M 和 U I 状态， 正确 地判断晶闸管的触发脉冲是否需要进行切换 （由 U M 是否变换状态决定）及切换条件是否具 备（由 U I 是否从“0”变“1”决定） 。即：在 U M 变号后，主电路电流过零时，逻辑判断电 路立即翻转，同时应保证在任何时刻逻辑判断电路的输出 U Z 和 U F 状态必须相反。 （2）延时环节 要使正、反两组整流装置安全、可靠地切换工作，必须在逻辑无环流系统中的逻辑判断 电路发出切换指令 U Z 或 U F 后， 经关断等待时间 t1 （约 3ms） 和触发等待时间 t2 （约 10ms） 之后才能执行切换指令，故应设置相应的延时电路。 （3）逻辑保护环节 逻辑保护环节也称为“多一”保护环节，当逻辑电路发生故障时,U Z 、U F 的输出同时为 “1”状态，逻辑控制器的两个输出 Ublf 和 Ublr 全为“0”状态，造成两组整流装置同时 开放，引起短路环流事故。加入逻辑保护环流环节后，当 U Z 、U F 全为“1”时，是逻辑保 护环节输出 A 点电位变为“0” ，使 Ublf 和 Ublr 都为高电平，两组触发脉冲同时封锁，避 免产生短路环流事故。 （4）推β环节 在正反桥切换时，逻辑控制器中的 G8 输出“1”状态信号，将此信号送入 ACR 的输入端 作为脉冲后推移β指令，从而可避免切换时电流的冲击。 （5）功率放大输出环节 因与非门的输出功率有限，为了尽可能可靠推动脉冲们 I 或 II，故加了由 V1 和 V2 组成 的功率放大级，有逻辑信号 U LK 1 和 U LK 2 进行控制，或为“通”或为“断”来控制触发脉冲 门 I 和触发脉冲门 II。 五.实验结果与分析 1.速度调节器 ASR 的调试 （1）调试正负电压限幅值 在给定为±1V 时，分别调节 RP2 和 RP1，使“3”端限幅输出分别为-5V 和+5V。但是， 在调节完成后，当给定降至 0.2V 左右时，ASR 输出就已变为 0。分析电路后，找出原因： 调试之前未将零速封锁器（DZS）解除，使得 ASR 的调节范围受到影响。 （2）ASR 作为 P 调节器的输入输出特性 短路电容，测量输入端和输出端的电压得出一组数据： 输入端 Ug/V 输出端电压/V 放大比例 K 0.70 -2.88 -4.11 0.50 -2.03 -4.06 0.30 -1.20 -4.0
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