实验四 双闭环三相异步电动机串级调速系统
双闭环调速实验报告
实验四双闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的(1)了解闭环不可逆直流调速系统的原理、组成与各主要单元部件的原理。
(2)掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法与参数的整定。
(3)研究调节器参数对系统动态性能的影响。
二、实验原理启动时，加入给定电压U g，“速度调节器”和“电流调节器”即以饱和限幅值输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速(即U g =U fn)，并在出现超调后，“速度调节器”和“电流调节器”退出饱和，最后稳定在略低于给定转速值下运行。
系统工作时，要先给电动机加励磁，改变给定电压U g的大小即可方便地改变电动机的转速。
“速度调节器”、“电流调节器”均设有限幅环节，“速度调节器”的输出作为“电流调节器”的给定，利用“速度调节器”的输出限幅可达到限制启动电流的目的。
“电流调节器”的输出作为“触发电路”的控制电压U ct，利用“电流调节器”的输出限幅可达到限制αmax的目的。
在本实验中DJK04上的“调节器I”做为“速度调节器”使用，“调节器II”做为“电流调节器”使用；若使用DD03-4不锈钢电机导轨、涡流测功机与光码盘测速系统和D55-4智能电机特性测试与控制系统两者来完成电机加载请详见附录相关内容。
图5-10 双闭环直流调速系统原理框图三、实验器材DJK01 电源控制屏、DJK02 晶闸管主电路、DJK02-1三相晶闸管触发电路、DJK04 电机、调速控制实验I DJK08可调电阻、电容箱DD03-3电机导轨、光码盘测速系统与数显转速表、DJ13-1直流发电机、DJ15直流并励电动机、D42三相可调电阻慢扫描示波器万用表四、实验步骤(2)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试①打开DJK01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。
②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。
双闭环串级调速
双闭环控制的串级调速系统由于串级调速系统机械特性的静差率较大，所以开环控制系统只能用于对调速精度要求不高的场合。
为了提高静态调速精度，并获得较好的动态特性，须采用闭环控制，通常采用具有电流反馈与转速反馈的双闭环控制方式。
由于串级调速系统的转子整流器是不可控的，系统本身不能产生电气制动作用，所谓动态性能的改善只是指起动与加速过程性能的改善，减速过程只能靠负载作用自由降速。
1. 双闭环控制串级调速系统的组成图1 所示为双闭环控制的串级调速系统原理图。
图中，转速反馈信号取自异步电动机轴上连接的测速发电机，电流反馈信号取自逆变器交流侧的电流互感器，也可通过霍尔变换器或直流互感器取自转子直流回路。
为了防止逆变器逆变颠覆，在电流调节器ACR输出电压为零时，应整定触发脉冲输出相位角为。
图1 所示的系统与直流不可逆双闭环调速系统一样，具有静态稳速与动态恒流的作用。
所不同的是它的控制作用都是通过异步电动机转子回路实现的。
2. 串级调速系统的动态数学模型在图1 所示的系统中，可控整流装置、调节器以及反馈环节的动态结构框图均与直流调速系统中相同。
在异步电动机转子直流回路中，不少物理量都与转差率有关，所以要单独处理。
(1) 转子直流回路的传递函数根据图2 的等效电路图可以列出串级调速系统转子直流回路的动态电压平衡方程式式中U d0 ——当 s=1 时转子整流器输出的空载电压，U i0——逆变器直流侧的空载电压，；L——转子直流回路总电感，L = 2L D + 2L T + L LL D——折算到转子侧的异步电动机每相漏感，；L T——折算到二次侧的逆变变压器每相漏感，；LL ——平波电抗器电感；R ——转差率为 s 时转子直流回路等效电阻，。
于是，式(1)可改写成将式(2)两边取拉氏变换，可求得转子直流回路的传递函数式中T Lr ——转子直流回路的时间常数，；K i ——转子直流回路的放大系数，。
转子直流回路的动态结构框图如图3所示。
双闭环三相异步电动机调压调速系统的仿真设计
吉林建筑大学城建学院课程设计报告题目名称双闭环三相异步电动机调压调速系统的仿真院（系）电气信息工程系课程名称电力拖动自动控制系统班级电气11-1学号*********学生姓名李林指导教师柏逢明起止日期2015.3.2-2015.3.13目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章双闭环三相异步电动机调压调速系统 (1)1.1设计原理 (1)1.2工作原理 (2)1.2.1 控制电路 (2)1.2.2 移相触发电路 (2)第2章设计方案 (3)2.1 主电路设计 (3)2.1.1 调压电路 (3)2.1.2 开环调压调速 (3)2.1.3闭环调压调速 (4)2.2 控制回路设计 (5)2.2.1转速检测环节和电流检测环节的设计 (5)2.2.2调速系统的静态参数分析 (9)2.3 触发电路设计 (11)第3章仿真设计 (12)3.1 调压电路 (12)3.1.1 调压电器的仿真模型 (12)3.1.2 参数的设定 (13)3.1.3电阻负载的仿真图形 (14)3.2 异步电动机带风机泵类负载开环调压调速模块 (15)3.2.1 参数设定 (15)3.2.2闭环调压 (18)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)摘要调压调速是变转差率调速的一种。
由电机原理可知当转差率s基本保持不变时，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比，因此，改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性，从而达到调节电动机转速的目的。
改变加在定子上的电压是通过交流调压器实现的。
目前广泛采用的交流调压器由晶闸管等器件组成。
它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间，通过调整晶闸管导通角的大小来调节加到定子绕组两端的端电压。
晶闸管三相交流调压电路的连结方式很多，各有其特点。
双闭环调压调速特性以前用饱和电抗器，现在广泛采用晶闸管调压电路。
在前面所述的开环系统的调速中，其机械特性软，调速范围较窄。
加转速负反馈系统环节后成了调压调速的闭环控制系统。
双闭环三相异步电动机调压调速的系统设计与仿真课程设计
第1章绪论1.1 双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理和组成调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式：其中，p为电机的极对数；为定子电源角速度；w1U为定子电源相电压；1’为折算到定子侧的每相转子电阻；R2R为每相定子电阻；1为每相定子漏感；L11L为折算到定子侧的每相转子漏感；12S为转差率。
图1-1异步电动机在不同电压的机械特性由电机原理可知，当转差率s基本保持不变时，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。
因此，改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性，从而达到调节电动机转速的目的1.2 双闭环三相异步电动机调压调速系统的工作原理系统主电路采用3个双向晶闸管，具有体积小。
控制极接线简单等优点。
A.B.C 为交流输入端，A 3.B3.C3为输出端，接向异步电动机定子绕组。
为了保护晶闸管，在晶闸管两端接有阻容器吸收装置和压敏电阻。
1.2.1 控制电路速度给定指令电位器BP1所给出的电压，经运算放大器N组成的速度调节器送入移相触发电路。
同时，N还可以得到来自测速发电机的速度负反馈信号或来自电动机端电压的电压反馈信号，以构成闭环系统，提高调速系统的性能。
1.2.2 移相触发电路双向晶闸管有4种触发方式。
本系统采用负脉冲触发，即不论电源电压在正半周期还是负半周期，触发电路都输出负得触发脉冲。
负脉冲触发所需要的门极电压和电流较小，故容易保证足够大的触发功率，且触发电路简单。
TS是同步变压器，为保证触发电路在电源正负半波时都能可靠触发，又有足够的移相范围，TS采用DY11型接法。
移相触发电路采用锯齿波同步方式，可产生双脉冲并有强触发脉冲电源（+40V）经X31送到脉冲变压器的一次侧第2章 双闭环三相异步电动机调压调速系统的设计方案2.1 主电路设计2.1.1 调压电路改变加在定子上的电压是通过交流调压器实现的。
目前广泛采用的交流调压器由晶闸管等器件组成。
双闭环三相异步电动机调压调速心得体会
双闭环三相异步电动机调压调速心得体会
双闭环三相异步电动机调压调速是一种常见的控制技术，用于实现电动机的精确调节和控制。
通过对电动机的调压和调速，可以在不同的负载和工况下实现电动机的高效运行。
在实践中，我总结了一些关键的心得体会：
1. 理论基础：熟悉电动机的基本原理和工作特性是掌握调压调速技术的前提。
了解电动机的构造、转矩特性、绕组和定子的连接，可以更好地理解调压调速的原理和实现方式。
2. 控制策略：在双闭环控制中，内环控制是电流控制，外环控制是速度或转矩控制。
合理选择控制策略和参数调节方法，可以实现电动机的稳定运行和响应速度的提高。
3. 传感器选择：准确感知电动机的状态是实现调压调速的前提。
选择合适的传感器（如电流传感器、速度传感器）能够提供准确的反馈信号，为控制系统提供准确的输入。
4. 控制器设计：根据系统需求和控制策略选择合适的控制器。
PID控制器是常用的控制器类型，但根据实际情况可能需要采用其他控制算法。
5. 运行监测：定期对电动机进行运行监测，观察调压调速系统的性能和稳定性，及时发现和解决问题，确保电动机的正常运行。
需要注意的是，实施调压调速技术时，应遵守相关的安全操作规程，确保工作环境安全，避免事故发生。
双闭环三相异步电机串级调速系统毕业设计(可编辑修改word版)
摘要本毕业论文所研究的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。
对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。
通常转子电流随负载的大小决定，不能任意调节；而转子回路阻抗的调节属于耗能型调速，缺点较多，所以转子侧的控制变量只能是电动势，这也是本文所要研究的重点之一。
利用串级调速系统，就是使绕线式异步电动机实现高性能调速的有效办法。
用转子串反电动势来代替电阻，吸收转差功率；用双闭环控制提高系统的静、动态性能。
把这种用附加电动势的方法将转差功率回收利用的调速称为双闭环串级调速。
这是本文所必须研究的，也是本文的核心所在。
并通过利用MATLAB 软件对双闭环串级调速系统进行仿真，仿真结果表明通过双闭环串级调速系统能及时地对给定速度进行反馈，提高调速的准确性。
关键词：双闭环；串级；调速；MATLAB.AbstractThe graduation thesis studies three-phase asynchronous motor is double loop bunch_rank speed-control of the basic principle and implement method. With wound rotor series, asynchronous motors can adjust speeds through control variables, which include electric current, electromotive force and resistance, etc. on the rotor side. Typically, the rotor current is determined by the load and cannot be adjusted freely. In contrast, adjusting rotor’s return circuit impedance tends to consume more power along with other disadvantages. Therefore, electromotive force should be the only control variable on the rotor side, which is also one of the major points research in this paper.In summary, concatenation control system is one effective means to realize high control ability in series-wound asynchronous motors. Specifically, it is used to replace resistance with rotor’s electromotive force and absorb slip power; and to enhance the static and dynamic capabilities of the system using double closed loop. We refer to this method of utilizing additional electromotive force to recycle slip power as concatenation control with double close loop, which is also the focus of this paper. And through the use of MATLAB software on the double closed loop bunch_rank speed- control system, and simulation draw simulation diagram,the results show that by double closed loop bunch_rank speed-control system can timely given speed feedback, to improve the accuracy of speedKeywords: double-loop；cascade；governor；MATLAB.目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)2串级调速的原理 (3)2.1异步电动机转子附加电动势时的工作情况 (3)2.2串级调速的功率传递关系 (4)2.3串级调速系统及其附加电动势的获得 (5)3双闭环三相异步电机的静态特性和动态特性 (9)3.1三相异步电动机串级调速开环工作机械特性 (9)3.2三相异步电动机单闭环ASR 系统静特性 (11)3.3双闭环调速系统的静态和动态特性 (13)4总体设计方案 (17)4.1双闭环三相异步电机串级调速各个模块的功能 (17)4.2串级调速系统设计 (23)4.3双闭环系统设计 (24)4.4总电路图的设计 (25)5系统仿真 (27)5.1仿真软件的简介 (27)5.2具体的软件仿真设计 (27)5.3系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (36)总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)1绪论电力传动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置。
双闭环三相异步电动机调压调速系统设计
双闭环三相异步电动机调压调速系统设计引言：异步电动机的转速恒小于旋转磁场的转速n1，只有这样，转子绕组才能产生电磁转矩，使电动机旋转。
如果n=n1，转子绕组与定子磁场之间无相对运动，则转子绕组中无感应电动势和感应电流产生，可见n<n1是异步电动机工作的必要条件。
由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，故称为异步电动机。
一、三相异步工作原理三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场。
转速的大小由电动机极数和电源频率而定。
旋转磁场的转速n1称为同步转速。
它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为：n1=60f1∕p对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。
所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。
交流异步电动机机械特性的参数表达式如下：变压调速是异步电动机调速方法中的一种，由三相异步电动机机械特性参数表达式可知，当异步电动机等效电路的参数不变时，在相同点的转速的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可下，电磁转矩与定子电压以机械特性的函数关系，从而改变电动机在一定负载转矩下的转速。
本实验即采用定子调压调速系统，就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速。
如下图画出了定>子电压为、、 (时的机械特性。
1 / 17sab 通风机负载特c”Ua1Sm n m b' 'c '>U'U>U11”T ema T L x二、设计流程:1电动机的选型假设电动机工作于普通机床主轴传动系统中，设定最大转速为，可选出电动机型参数如下：1440r/min12A 满载时定子电流：Y132S-4 额定功率：5.5KW 型号：0.84 满载时功率因数：满载时效率：85.5% 满载时转速：1440r/min2.2N.m /额定转矩：/额定电流：7A 堵转转矩堵转电流210mm 定子外径：115mm 气隙长度0.4mm 铁芯长度：1-0.9mm -d：136mm定子内径：定子线规根数1~9mm 绕组形式：单层交叉节距：47每槽线数：Z1/Z2:36/32 定转子槽数系统结构确定如图所示2 / 172主电路设计：2.1晶闸管的选择晶闸管选择主要根据变流器的运行条件，计算晶闸管电压、电流值，选出晶闸管的型号规格。
基于Matlab的双闭环三相异步电动机的串级调速仿真
台南山学院烟台烟电机与拖动课程设计题目基于Matlab的双闭环三相异步电动机的串级调速仿真姓名：庞超所在学院：计算机与电气自动化学院所学专业：自动化班级：09自动化02班学号： 200902010210指导教师：刘丽丽完成时间： 2012-9-23任务书电机与拖动是自动化专业的一门重要专业基础课。
它主要是研究电机与电力拖动的基本原理，以及它与科学实验、生产实际之间的联系。
通过学习使学生掌握常用交、直流电机、变压器及控制电机的基本结构和工作原理；掌握电力拖动系统的运行性能、分析计算，电动机选择及实验方法等。
电机与拖动课程设计是理论教学之后的一个实践环节，通过完成一定的工程设计任务，学会运用本课程所学的基本理论解决工程技术问题，为学习后续有关课程打好必要的基础。
一、设计课题基于Matlab的异步电动机调压调速系统的仿真二、课程设计的基本要求1．使学生具有自主设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献的能力。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图3．撰写严谨的、有理论根据的、实事求是的、文理通顺的字迹端正的电机与拖动课程设计报告。
三、电机与拖动课程设计时间1．设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献（1.5天）。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图（1.5天）。
3．验收及校验（0.5天）4．完成课程设计报告（1.5天）四、课程设计报告要求课程设计报告要求字迹工整、文字通顺；其撰写内容包括：1．目录2．课程设计所用的基本知识3．参数计算、电路设计等。
4．总结5.参考文献摘要本文所讨论的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。
对于一般交流电动机的调速，我们都是从电动机的定子侧引入控制变量（改变定子供电电压、频率）来实现的，这对于转子处于短路状态的交流鼠笼型转子异步电动机是唯一途径。
但是，对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。
实验4速度闭环三相异步电机调压调速系统实验
︾ 或 rev：反转 ︾
键，选择电动机的运转方向（正/
LO/RE：灯亮时，可用 或 ︽ rE：远程 LO：本地 PRGM： 。灯亮时，可用
︽
键，选择本地/远程模式。
或
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键，选择要设定的参数，再用
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键显示该参数的内容，用 参数，按 5） 确认。
或
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键修改该
六、实验报告
１、简述实验中观察到的现象，对实验中出现的问题加以分析、解释。 ２、画出 U/F 曲线。 ３、画出异步电动机的机械特性 n=f（Ｔe）曲线。 ４、思考题：如何改变电动机的加速度、减速度？ ５、写出实验小结。
附录：
OMRON 变频器使用说明
一、面板各部分名称及功能
数据显示部分
FREF
FOUT
瞬间停电补偿（选择） 散热片过热 接地保护 充电中显示
显示至主回路直流电压 50V 以下为止,兼用 RUN 的 LED
※1：电源容量为变频器额定输出时的容量。 ※2：消耗的电力为变频器额定输出时变频器内部消耗的电力。 六、参数一览表 参数 编号 设定 范围
详看 详看说明书 说明 书 遥控模式下变频器的运转/停止输 入指令方法的选择。 n02 运转指令的选 择 0：操作器的 RUN、STOP/RESET 键 有效 1：控制回路端子台（多功能输入） 有效 遥控模式下变频器频率指令输入 方法的选择。 0：操作器的频率指令旋钮有效 1：频率指令 1（n21）有效 n03 频率指令的选 择 2：频率指令控制回路端子（0～ 10V）有效 3：频率指令控制回路端子（4～ 20mA）有效 4：频率指令控制回路端子（0～ 20mA）有效 0：减速停止（在所选的减速时间 n04 停止方法的选 择 内停止） 1：自由运转停止（通过停止指令 中断输出） 反转禁止的选 择 STOP 键有效/无 效选择 输入反转指令时的动作选择。 0：允许反转 1：禁止反转 常数 n02 设定在“1” 时（远程模 式下） ，是否可通过操作器的 0，1 1 0 × 0，1 1 0 × 0，1 1 0 × 0～4 1 0 × 0，1 1 0 × 1 0 ×
第五篇交流电机调速系统实验
第五章交流电机调速系统实验实验一双闭环三相异步电机调压调速系统实验一、实验目的(1)了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的原理及组成。
(2)了解转子串电阻的绕线式异步电机在调节定子电压调速时的机械特性。
(3)通过测定系统的静态特性和动态特性，进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理异步电动机采用调压调速时，由于同步转速不变和机械特性较硬，因此对普通异步电动机来说其调速范围很有限，无实用价值，而对力矩电机或线绕式异步电动机在转子中串入适当电阻后使机械特性变软其调速范围有所扩大，但在负载或电网电压波动情况下，其转速波动严重，为此常采用双闭环调速系统。
双闭环三相异步电机调压调速系统的主电路由三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机组成。
控制部分由“电流调节器”、“速度变换”、“触发电路”、“正桥功放”等组成。
其系统原理框图如图7-1所示：整个调速系统采用了速度、电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同，而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下，电流环对电网扰动仍有较大的抗扰作用，但在启动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳启动的恒流特性，也不可能是恒转矩启动。
异步电动机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正、反转，反接和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率 P s=SP M全部消耗在转子电阻中，使转子过热。
图1-1 双闭环三相异步电机调压调速系统原理图四、实验内容(1)测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时的机械特性。
(2)测定双闭环交流调压调速系统的静态特性。
(3)测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。
五、预习要求(1)复习电力电子技术、交流调速系统教材中有关三相晶闸管调压电路和异步电机晶闸管调压调速系统的内容，掌握调压调速系统的工作原理。
(2)学习有关三相晶闸管触发电路的内容，了解三相交流调压电路对触发电路的要求。
三相异步电动机的串级调速系统设计
本科毕业设计题目三相异步电动机串级调速系统的设计姓名专业电气工程及其自动化学号指导教师郑州科技学院电气工程学院二〇一六年五月目录摘要............................................................... ABSTRACT (I)前言 (II)1 串级调速系统总体设计 01.1 串级调速系统的发展 (1)1.1.1 改变电动机极对数调速 (3)1.1.2 电动机调节电压调速 ................................................ 错误！未定义书签。
1.1.3 电磁转差离合器调速 ................................................ 错误！未定义书签。
1.1.4 改变频率调速.............................................................. 错误！未定义书签。
1.1.5 转子回路串电阻调速 ................................................ 错误！未定义书签。
1.1.6 串级调速....................................................................... 错误！未定义书签。
1.2 本课题主要内容...................................................................... 错误！未定义书签。
1.3 交直流电机的不同 ................................................................. 错误！未定义书签。
2 串级调速系统工作原理与主电路的设计 (6)2.1 串级调速的工作原理 (6)2.2 主电路的设计 (8)2.3 逆变电路 (9)2.4 整流电路 (9)3 主电路参数 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
双闭环串级调速系统
第 2 部分
双闭环控制的串级调速系统
双闭环控制的串级调速系统
双闭环控制的串级调速系统
启动
调速 (Ud-Ui) Id/Ir
第 3 部分
双闭环控制的串级调速系统动态结构图
双闭环控制的串级调速系统动态结构图
转速调节器是调速系统的主导调节器,它使转速n很快地跟随给定电压 变化,对负载变化起抗扰作用，要保证稳定性和较好的稳态精度。 电流调节器作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用 是使电流紧紧跟随其给定电压(即外环调节器的输出量)变化。在转速 动态过程中,保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。
第 4部分
系统的MATLAB仿真
系统的MATLAB仿真
系统的MATLAB仿真
第 5部分
串级调速系统的启动方式
串级调速系统的启动方式
放映结束
运动控制系统
6.5 双闭环串级调速系统
内容提要
一、传统串级调速系统
二、双闭环控制的串级调速系统
三、双闭环控制的串级调速系统动态结 构图
四、系统的MATLAB仿真
第 1 部分
传统的串级调速系统
传统的串级调速系统
UR为三相整流装置（二极管）将电机转子电动势整流 为直流电压Ud，提供可调的直流电压，作为电机调速 所需的附加直流电动势。 UI为三相可控整流装置，有源逆变，将转差功率变换为 交流功率，回馈电网。
实验四 双闭环三相异步电动机调压调速系统
实验四双闭环三相异步电动机调压调速系统（验证性）一．实验目的1．熟悉相位控制交流调压调速系统的组成与工作。
2．了解双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。
3．通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
二．实验内容1．测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。
2．测定双闭环交流调压调速系统的静特性。
3．测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。
控制系统由电流调节器(ACR)，速度调节器(ASR)，电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器等组成。
其系统原理图如图7-1所示。
整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。
异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。
四．实验设备和仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件。
3．MCL—33组件。
4．三相绕线型异步电动机-负载直流发电机-测速发电机组5．MEL—03三相可调电阻器。
6．MEL—11组件。
7．双踪示波器。
．8．万用表。
五．注意事项1．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
3．测取静特性时，须注意电流不许超过电机的额定值（0.55A）。
4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
三相异步电机双闭环调速控制系统设计
三相异步电机双闭环调速控制系统设计O 引言三相交流异步电机以其结构简单，体积小，重量轻，价格低，维修方便等优点，广泛应用于武器装备、给料系统、数控机床、柔性制造技术、各种自动化设备等领域，其转速控制系统性能的优劣直接决定了设备性能的发挥。
随着高性能微处理器及新型电力电子器件的出现，使得应用全控型电力电子器件和空间矢量(SVPWM)控制技术进行变频调速的方式已成为交流电机调速控制的主流。
相对于其他微处理器，DSP 具有运算速度快，可以自己产生有死区时间的PWM 输出，可以实现诸如模糊控制等复杂的算法，外围硬件少等优点，因而广泛用于电机的数字控制。
本文以TMS320LF2407A DSP 芯片和AT89S52 单片机为核心，设计了针对三相交流异步电机的全数字调速控制系统。
实验结果表明，该系统具有实时显示，数据存储，动态响应快，控制精度高，抗干扰性强等优点。
1 TMS320LF2407A 简介TMS320LF2407A 主要包括算术逻辑运算单元(CALU)、寄存器集、辅助算术逻辑单元(ARAU)、乘法器、乘法移位器、累加器、加法移位器、时钟锁相环电路、两个完全等同的事件管理器A，B(包括通用定时器、比较单元、捕获／正交编码器脉冲电路)、内部A／D 转换器、双串口、看门狗、CAN 总线电路单元等。
TMS320LF2407A 采用先进的哈佛结构，流水线作业，在30 MHz 内部时钟频率下，指令周期仅为33 ns。
其内部存储器包含2 类RAM 块。
一类为DRAM，另一类为SRAM。
对DRAM 而言又划分为3 个RAM 块，即B0，B1，B2，容量依次为256 字，256 字，32 字。
这些RAM 全部允许在一个指令周期内访问两次，因此在数据处理能力上有显著的增加。
同时，B0 块还可以通过程序动态地配置为数据存储器区或程序存储器区。
若配置为程序区可在上电时把浮点算法子程序或者数据表从外部慢速EPROM。
双闭环三相异步电机调压调速系统实验报告
“运动控制系统”专题实验r2 r2+Rs1 r2+Rs2 r2+Rs3sm sm1 sm2 s Tem图6-1整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下，电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。
异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。
2.双闭环异步电机调压调速系统的机械特性。
转子变电阻时的机械特性：3.三相异步电机的调速方法三种类型：转差功率消耗型：调压、变电阻等调速方式，转速越低，转差功率消耗越大。
转差功率馈送型：控制绕线转子异步电机的转子电压，利用转差功率可实现调节转速的目的。
如串级调速。
转差功率不变型：转差功率很小，而且不随转速变换，如改变磁极对数调速，变频调速。
1）定子调压调速当负载转矩一定时，随着电机定子电压的降低，主磁通减少，转子感应电势减少，转（2）空载电压为200V时n/(r/min) 1281 1223 1184 1107 1045I G/A 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13U G/V 182 179 176 166 157 M/(N·m) 0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.28312.闭环系统静特性n/(r/min) 1420 1415 1418 1415 1416 1412I G/A 0.11 0.14 0.16 0.19 0.21 0.26U G/V 203 200 201 200 200 199 M/(N·m) 0.2394 0.2795 0.3080 0.3777 0.3496 0.4482 静特性曲线：与开环机械特性比较，闭环静特性比开环机械特性硬得多，且随着电压降低，开环特性越来越软。
双闭环三相异步电动机调压调速系统实施方案
运动控制系统（课程设计）教师：段志梅姓名：杨绍军学号：201013050207班级：10电气1班摘要直流电动机具有良好地起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向地电力拖动领域中得到了广泛地应用.从控制地角度来看，直流调速还是交流拖动系统地基础.该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件地反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件地反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速地目地.该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压地变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机地电枢电流以平衡负载电流.并通过Simulink进行系统地数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统地特性.与单向异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料.按转子结构地不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种.笼式转子地异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛地应用.当电动机地三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕阻，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流地转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同.一、三相异步工作原理三相绕组接通三相电源产生地磁场在空间旋转，称为旋转磁场.转速地大小由电动机极数和电源频率而定.旋转磁场地转速n1称为同步转速.它与电网地频率f1及电机地磁极对数p地关系为：n1=60f1∕p对于可调速地电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类.所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能地转换装置，并对其进行控制以产生所需要地转速.交流异步电动机机械特性地参数表达式如下：变压调速是异步电动机调速方法中地一种，由三相异步电动机机械特性参数表达式可知，当异步电动机等效电路地参数不变时，在相同点地转速下，电磁转矩e T 与定子电压S U 地平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以机械特性地函数关系，从而改变电动机在一定负载转矩下地转速. 本实验即采用定子调压调速系统，就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速.如下图画出了定子电压为1U 、'1U 、"1U ('"111U U U >>)时地机械特性.二、设计流程1电动机地选型:假设电动机工作于普通机床主轴传动系统中，设定最大转速为1440r/min ，可选出电动机型参数如下：型号：Y132S-4 额定功率：5.5KW 满载时定子电流：12A满载时转速：1440r/min 满载时效率：85.5% 满载时功率因数：0.84 堵转电流/额定电流：7A 堵转转矩/额定转矩：2.2N.m铁芯长度：115mm 气隙长度0.4mm 定子外径：210mm定子内径：136mm 定子线规根数-d ：1-0.9mm每槽线数：47 绕组形式：单层交叉 节距：1~9mm()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=2'21'1'23lr ls r S rs L L S R R S R U T ωω定转子槽数Z1/Z2: 36/32 系统结构确定如图所示2主电路设计：系统接线图如图2-2所示：图2-3四. 控制单元调试同课题一，双闭环不可逆直流调速系统地设计中地一样.整个调速系统同样采用了速度、电流两个反馈控制环.这里地速度环作用基本上与直流调速系统相同，而电流环地作用则有所不同.系统在稳定运行时，电流环对抗电网扰动仍有较大地作用，但在启动过程中电流环仅起限制最大电流地作用，不会出现最佳启动地恒流特性，也不可能是恒转矩启动.异步电动机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正反转，反转和能动制动.但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率Ps=SPm全部消耗在转子电阻中，使转子过热.调节器地调零将DJK04中调节器I所有输入端接地，再将DJK08中地可调电阻120K接到调节器I地4、5两端，用导线将5、6短接，使调节器I成为P（比例）调节器.调节面板上地调零电位器RP3,用万用表地毫伏档测量调节器7端地输出，使之输出电压尽可能接近于零.将DJK04中调节器II所有输入端接地，再将DJK08中地可调电阻13K接到调节器I地8、9两端，用导线将9、10短接，使调节器I成为P（比例）调节器.调节面板上地调零电位器RP3,用万用表地毫伏档测量调节器11端地输出，使之输出电压尽可能接近于零.调节器正、负限幅值地调整直接将DJK04地给定电压Ug接入DJK02移相控制电压Uct地输入端，三相交流调压输出地任意两路接一电阻负载（D42三相可调电阻），放在阻值最大位置，用示波器观察输出地电压波形.当给定电压Ug由零调大时，输出电压U随给定电压地增大而增大，当Ug超过某一数值Ug`，U地波形接近正弦波时，一般可确定移相控制电压地最大允许值Uctmax=Ug`，即Ug地允许调节范围为0~Uctmax.把调节器I地5、6短接线去掉，将DJK08中地可调电容0.47uF接入5、6两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将调节器I所有输入端地接地线去掉，将DJK04地给定输出端接到调节器I地3端，当加+5地正给定电压时，调整负限幅电位器RP2,使之输出电压为-6V，当调节器输入端加-5V地负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压尽可能接近于零.把调节器I地9、10短接线去掉，将DJK08中地可调电容0.47uF接入9、10两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将调节器I所有输入端地接地线去掉，将DJK04地给定输出端接到调节器I地4端，当加+5地正给定电压时，调整负限幅电位器RP2,使之输出电压为尽可能接近于零，当调节器输入端加-5V地负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使调节器I地输出正限幅为Umax.1.系统调试（1）确定“电流调节器”和“速度调节器”地限幅值和电流、转速反馈地极性.（2）将系统接成双闭环调压调速系统，电机转子回路仍每相串3欧姆左右地电阻，逐渐增大给定Ug，观察电机运行是否正常.（3）调节“电流调节器”和“速度调节器”地外接电容和电位器，用双踪扫描示波器观察突加给定时地系统动态波形，确定较佳地调节器参数.2.1晶闸管地选择晶闸管选择主要根据变流器地运行条件，计算晶闸管电压、电流值，选出晶闸管地型号规格.在设备使用中，一般选择KP 型普通晶闸管，其主要参数为额定电压、额定电流.（1）额定电压Tn U 地选择考虑系统操作（如开关合闸）以及某些意外原因所导致短路时电压地值，所以应留有足够地裕量.根据使用经验,通常可以选择考虑2~3倍地安全裕量，通常按以下公式计算，Tn U =（23）m U ，则Tn U =7601140V式中m U 指地是晶闸管可能承受地最大电压值.此处根据电动机地型号m U =220V.（2）额定电流地计算()T AV I根据电动机地型号，T I =7A 得出()(1.5~2)1.57T T AV I I ≥8.917A ≥ 根据()T AV I 、Tn U 查地晶闸管地型号是KP102.2晶闸管地保护环节地设计2.2.1过电流保护过电流是晶闸管电路经常发生地故障，是造成器件损坏地主要原因之一，因此，过电流应当首先考虑.由于晶闸管承受过电流能力比一般电器差地多，故必须在极短地时间将电源断开或把电流值降下来.在设计中可采用快速熔断器保护、电子线路控制地过电流保护以及过电流继电器保护.采用快速熔断器保护是最简单有效地过流保护器件，具有快速熔断地特性，在通常地发生短路中后，能快速熔断能保证在晶闸管损坏之前熔断自身而断开故障点，避免过电流烧坏管子.如图所示地接法对交流、直流侧过电流时均起作用，2.2.2过电压保护产生过电压原因晶闸管对过电压很敏感，当正向电压超过其正向断态重复峰值电压DRM U 一定值时，就会误导通，引起电路故障；当反向电压超过其反向断态重复峰值电压DRM U 一定值时，晶闸管将会立即损坏，因此，必须采取过电压保护.为了抑制晶闸管地过电压，采用在晶闸管两端并联阻容保护电路地方法，如图所示电阻功率R P （W ）为2610R m P fCU -=⨯式中，f 为电源频率50Hz ，C 为电容值，根据晶闸管额定电流查表得，电容为0.1F μ，m U 为晶闸管地工作电压峰值220V.因此R P =0.968W.2.3 主回路熔断器、接触器、热继电器选择由Y 系列三相异步电机控制电器选择参考表得：型号为Y132S-4地异步电机地熔断器地型号为RLI30，接触器地型号为CJ20-25，热继电器地型号为JR20-16.2. 4主回路导线规格由电机地额定电流查表得：导线尺寸（直径）1.25mm 额定电流12.2A 熔断电流45A电阻/m，在200C时电阻值为0.014 一米长度地电感是1.41H相近地标准线规格（SWG）18 相近地美国线规格（AWG）16 2. 5主回路欠电压、漏电流等保护环节设计电气控制线路在事故情况下，应能保证操作人员、电气设备、生产机械地安全，并能有效地制止事故地扩大.为此，在电气控制电路中应采取一定地保护措施，为避免因误操作而发生事故.保护环节也是所有自动控制系统不可缺少地组成部分，常用地保护环节包括短路、过载、过流、过压、失压等保护环节，如下图为具有欠压、过流、过载、短路保护地控制电路.控制电路地欠压、过流、过载、短路保护3控制电路设计3.1 电流调节器地设计3.1.1电流调节器地设计原理电流环地控制对象又电枢回路组成地大惯性环节与晶闸管整流装置，触发器，电流互感器以及反馈滤波等一些小惯性环节组成.电流环可以校正成典型1型系统，也可以校正成典型2型系统，校正成哪种系统，取决于具体系统要求.由于电流环地重要作用是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，因而，在突加给定时不希望有超调，或者超调越小越好.从这个观点来说，应该把电流环校正成典型1型系统.但是，典型1型系统在电磁惯性时间常数较大时，抗绕性能较差.恢复时间长.考虑到电流环还对电网电压波动又及时地调节功能，因此，为了提高其抗扰性能，又希望把电流环校正成典型2型系统.在一般情况下，当控制系统地两个时间常数∑i T T /110≤比时，典型Ⅱ型系统地恢复时间还是可以接受地，因此，一般按典型Ι型系统设计电流环.此外，为了按典型系统设计电流环，需要对电流环进行必要地工程近似和等效处理.3.1.2. 电流环地结构地简化电流环地结构如图（3.1） 所示.把电流环单独拿出来设计时，首先遇到地问题是反电势产生地反馈作用.在实际系统中，由于电磁时间常数T1远小于机电时间常数 Tm ，电流调节过程往往比转速地变化过程快得多，因而也比电势E 地变化快得多，反电势对电流环来说，只是一个变化缓慢地扰动，在电流调节器地快速调节过程中，可以认为E 基本不变，即△E=0.这样，在设计电流环时，可以不考虑反电势变化地影响，而将电势反馈作用断开，使电流环结构得以简化.另外，在将给定滤波器和反馈滤波器两个环节等效地置于环内，使电流环结构变为单位反馈系统.最后，考虑到反馈时间常数 Ti 和晶闸管变流装置间常数 Ts 比 T1 小得多，可以当作小惯性环节处理，并取 T ∑i=Toi+Ts.经过上述简化和近似处理后，电流环地结构图最终可简化为图（3.2）所示：图3.1图3.2图3.33.1.3．电流调节器地结构选择由于电流环中地控制对象传递函数 Wi （s ）含有两个惯性环节，因此按典型Ⅰ系统设计地话，应该选PI 调节器进行串联校正，其传递函数为ss K s W i i i ACR ττ)1()(+=为了对消控制对象地大时间常数，取Tl i =τ .此时，电流环地结构图就成为典型Ⅰ型系统地形式.如果要求跟随性好，超调量小，可按工程最佳参数K I gT i ∑=0.5或ζ=0.707选择调节器地参数.电流环开环放大系数 Ki 为 K I =RK K i is i τβ令K I T i ∑=0.5,所以有：K I =ii s i T K R∑βτ5.0且截止频率W n 为：W n=K I =i T ∑5.0上述关系表明，按工程最佳参数设计电流环时，截止频率W n 与T i ∑地关系满足小惯性环节地近似条件W n ≤iT ∑1.如果按典型∏型系统设计电流环， 则需要将控制对象中地大惯性环节11+Ls T 近似为积分环节sT L 1，当T L >hT i ∑时 ，而电流调节器仍可用 PI 调节规律.但积分时间常数i τ应选得小一些，即i τ= hT i ∑.按最小峰值M m in p 选择电流环时，如选用工程最佳参数 h=5，则电流环开环放大系数 KI 为：K I =Li is i RT K K τβ=iT h h ∑+221 于是可得K I =i s L T hk RT h ∑+β2)1(=is LT K RT ∑β6.0W n =i hT h ∑+21=iT ∑6.0显然，按工程最佳参数h=5确定地W n 和T i ∑地关系，也可以满足小惯性环节地近似地条件. PI 型电流调节器结构图3.2转速调节器ACR 地设计3.2.1电流环地等效传递函数电流环是转速环地内环，设计转速环时要对电流环做进一步地简化处理，使电流成为一个简单地环节，以便按典型系统设计转速环. 如果电流环是按工程最佳参数设计地典型 I 型系统，则由图（3.4）可得其闭环传递函数为：Ui*W Bi （s ）=)()(s U s I i d β=)1(1)1(+++∑∑s T s K s T s K i Ii I=112++∑II i K ss K T 由于：K I =i T ∑5.0, 所以有W Bi （s ）=122122++∑∑s T s T i i ≈121+∑s T i在双闭环调速系统设计中，转速外环地截止频率W n c 总是低于电流环地截止频W n ，即W n c << W n .因此，设计转速环时可以把电流环看成是外环中地一个小时常数环节，并加以简化处理，即略去WBi(s)中分母地高次项，得简化后地传递函数为： W Bi （s ）≈1212+∑s T i近似条件为: W n c <<0.5T i ∑.电流环地这种近似处理产生地效果可以用对数幅频特性来表示.电流环未作处理时阻尼比ζ=0.707，自然振荡频率为i T ∑21地二阶振荡环节，当转速环截止频率较W n c 低时，对于转速环地频率特性来说，原系统和近似系统只在高频段有些区别.由于电流环在转速环内，其输入信号Ui.因此，与电流环地近似地小环节应为)()(s U s I i d =β)(s W Bi =121+∑s T i β，式中时间常数2T i ∑地大小随调节器参数选择方法不同而异.3.2.2转速调节器结构地选择为了实现转速无静差，必须在扰动作用点以前设置一个积分环节，从图（3.5）可以看出，在负载扰动作用点以后，已经有一个积分环节，故从静态无差考虑需要 II 型系统.从动态性能上看，考虑转速调节器饱和非线性后，调速系统地跟随性能与抗扰性能是一致地，而典型 II 型系统具有较好地抗扰性能.所以，转速环应该按典型 II 系统进行设计.由图（3.6）可以明显地看出，要把转速环校正成典型 II 型系统，转速调节器 ASR也应该采用 PI 调节器，其传递函数为W ASR =K ns s n n ττ1+式中K n ——转速调节器地比例系数；n τ——转速调节器地超前时间常数 这样，调速系统地开环传递函数为：W n （S ）=)1()1(2+Φ+∑s T s T c s R K i m e i n i n n βττα=)1()1(2++∑s T s s K i n N τ其中，转速开环增益为K N =me n n n n T c RK φβτα不考虑负载扰动时，校正后地调速系统动态结构示于下图（3.6）图3.4图3.5图3.6 3.2.3转速调节器地参数选择按跟随性能和抗扰性能最好地原则，取h=5进行计算. 小惯性环节近似处理条件:W nc ≤oni T T ∑21313.2.4 电流环设计时，K I T i ∑=0.5, 所以，i σ<5%.3.3调速系统静态参数分析分析双闭环调速系统静特性地关键是掌握转速调节器PI 地稳态特征，它一般存在两种状况.①饱和 输出达到限幅值，输入量地变化不再影响输出，除非有反向地输入信号使转速调节器退出饱和，这时转速环相当于开环.②不饱和 输出未达到限幅值，转速调节器使输入偏差电压n U ∆在稳态时总是零.当转速PI 调节器线性调节输出未达到限幅值，则d I <d m I 由于积累作用使0n U ∆=，即n=*/n U α保持不变直到d dm I I =，如图0n A -段所示.当转速PR 调节器饱和输出为极限值*im U ，转速外环地输入量极性不改变，转速地变化对系统不再产生影响，转速PI 调节器相当于开环运行，这样双闭环变为单闭环电流负反馈系统，系统由恒转速调节变为恒电流调节从而获得极好地下垂特性，如图中A-B 段所示. 由上面分析可见，转速环要求电流迅速响应转速n 地变化，而电流环则要求维持电流不变.这不利于电流对转速地变化地响应，有使静特性变软地趋势.但由于转速环是外环，电流环地作用相当转速环内部地一种扰动作用而已，不起主导作用.只要转速环地开环放大倍数足够大，最后仍然能靠转速调节器地作用消除转速地偏差.3.4控制回路导线规格200C 时导线截面积2.5mm 2 管径16mm 400C 时导线截面积2.5mm 2 管径16mm4触发电路设计5.控制单元调试同课题一，双闭环不可逆直流调速系统地设计中地一样.整个调速系统同样采用了速度、电流两个反馈控制环.这里地速度环作用基本上与直流调速系统相同，而电流环地作用则有所不同.系统在稳定运行时，电流环对抗电网扰动仍有较大地作用，但在启动过程中电流环仅起限制最大电流地作用，不会出现最佳启动地恒流特性，也不可能是恒转矩启动.异步电动机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正反转，反转和能动制动.但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率Ps=SPm全部消耗在转子电阻中，使转子过热.调节器地调零将DJK04中调节器I所有输入端接地，再将DJK08中地可调电阻120K接到调节器I地4、5两端，用导线将5、6短接，使调节器I成为P（比例）调节器.调节面板上地调零电位器RP3,用万用表地毫伏档测量调节器7端地输出，使之输出电压尽可能接近于零.将DJK04中调节器II所有输入端接地，再将DJK08中地可调电阻13K接到调节器I地8、9两端，用导线将9、10短接，使调节器I成为P（比例）调节器.调节面板上地调零电位器RP3,用万用表地毫伏档测量调节器11端地输出，使之输出电压尽可能接近于零.5.1调节器正、负限幅值地调整直接将DJK04地给定电压Ug接入DJK02移相控制电压Uct地输入端，三相交流调压输出地任意两路接一电阻负载（D42三相可调电阻），放在阻值最大位置，用示波器观察输出地电压波形.当给定电压Ug由零调大时，输出电压U随给定电压地增大而增大，当Ug超过某一数值Ug`，U地波形接近正弦波时，一般可确定移相控制电压地最大允许值Uctmax=Ug`，即Ug地允许调节范围为0~Uctmax.把调节器I地5、6短接线去掉，将DJK08中地可调电容0.47uF接入5、6两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将调节器I所有输入端地接地线去掉，将DJK04地给定输出端接到调节器I地3端，当加+5地正给定电压时，调整负限幅电位器RP2,使之输出电压为-6V，当调节器输入端加-5V地负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压尽可能接近于零.把调节器I地9、10短接线去掉，将DJK08中地可调电容0.47uF接入9、10两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将调节器I所有输入端地接地线去掉，将DJK04地给定输出端接到调节器I地4端，当加+5地正给定电压时，调整负限幅电位器RP2,使之输出电压为尽可能接近于零，当调节器输入端加-5V地负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使调节器I地输出正限幅为Umax.系统调试（1）确定“电流调节器”和“速度调节器”地限幅值和电流、转速反馈地极性.（2）将系统接成双闭环调压调速系统，电机转子回路仍每相串3欧姆左右地电阻，逐渐增大给定Ug，观察电机运行是否正常.（3）调节“电流调节器”和“速度调节器”地外接电容和电位器，用双踪扫描示波器观察突加给定时地系统动态波形，确定较佳地调节器参数.5.2 系统特性参数测定及分析机械特性n=f （T ）测定将DJK04地给地那个电压输出直接接至DJK02-1上地移相控制电压Uct ，电机转子回路接DJ17-3转子电阻专用箱，直流发电机接负载电阻R （D42三相可调电阻，将两个900欧姆接成串联形式），并将给定地输出调到零.直流发电机先轻载，调节转速给定电压Ug 使电动机地端电压=Uct. 采用直流发电机，转矩可按下式计算：nP R I U I M O S G G G /)(55.92++=S R =18Ω式中，M 为三相绕线式异步电机电磁转矩，IG 为直流发电机电流，UG 为直流发电机电压，Rs 为直流发电机电枢电阻，P0为机组空载损耗.③.调节Ug ，降低电动机端电压，在2\3Ue 时重复上述实验，以取得一组机械特性.在输出电压为Ue 时：在输出电压为2\3Ue 时：2.系统闭环特性地测定①.调节Ug，使转速至n =1200r/min，从轻载按一定间隔做到额定负载，测出闭环静特性n =f(T).②.测出n=800 r/min时地系统闭环静态特性n=f（T）才否3.系统动态特性：图2-4通过实验数据及开环人为机械特性可知：当U g=Ue时负载在空载与额定值之间变化时，电动机地转速变化不大，此电动机表现地机械特性为硬特性.当Ug=2/3Ue时，负载在空载与额定值之间变化时，电动机地转速变化较之前变大，此时电动机表现地机械特性逐渐由硬特性变为软特性.当Ug=1/3Ue时，电动机无法转动，此时电动机表现地机械特性为软特性.由实验数据以及绘制地曲线可以看出采用转速电流双闭环调压调速系统可以做到转速无静差调速，附图一地曲线上出现一个误差点，可能由于实验操作人员地粗大误差造成地，此点可以作为误差点去除，得到三相异步电动机在不同电压下地机械特性曲线；附图二地系统闭环静特性曲线n=f(T)略有下斜，是由于实验室仪器存在一定地微小误差造成地，不影响实验地整体效果.双闭环三相异步电机调速系统设计一、控制要求：1.了解双闭环三相异步电机调速系统地原理、组成及各主要单元元部件地原理2.了解转子串电阻地绕线式异步电机在调节定子电压调速时地机械特性3.通过测定系统地静态特性和动态特性，进一步理解交流调压系统中电流环和转速环地作用二、课题要求：1.测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时地机械特性2.测定双闭环交流调压调速系统地静态特性3.测定双闭环交流调压调速系统地动态特性三、答辩基本问题：1．测定双闭环交流调压调速系统地原理2．要求按照原理图进行接线并测定和计算相关数据5.3系统电路控制图对于开环调速系统，如果负载地生产工艺对运行时地静差率要求不高，开环系统可以实现一定范围地无级调速，但是，许多需要调速地生产机械常常对静差率有一定地要求.例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大小常有波动，所以为了保证工件地加工精度和加工后表面光洁度，加工过程地速度就必须保持基本稳定，也就是说静差率不能太大，这就需要采用闭环控制.闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多；闭环系统地静差率要比开环系统小得多；如果所要求地静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围.对于单闭环控制系统，若要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环就不能满足需要，所以本设计采用转速电流双闭环调速系统.电流环在里边，作为内环；转速环在外边，作为外环，系统控制原理图如下：。
三相异步电动机调压调速系统设计与实验
三相异步电动机调压调速系统设计与实验The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020综合性设计型实验报告实验名称：三相异步电动机调压调速系统设计与实验姓名：迟铭学号：03专业：自动化2007级所在院系：化工学院化工机械系指导教师：曲瀛实验时间：2010年12月13—24日综合性设计型实验报告系别：化工机械系班级：自动化2007级 2010 —2011学年第 1 学期双闭环调压调速系统控制原理图三、设计流程1、系统主电路的参数计算 系统控制电机的参数为：m in /1380,6.0,220,120r n A I V U W P N N N N ====Y 接晶闸管未导通时，均承受本相相电压，导通时电流为A I N 6.0=，流过晶闸管最大电流时，对应波形为全波，根据有效值I 公式为：2201[()]2I i t d tπωωπ=⎰(3-1)负载平均电流A I d 6.0=，所对应的电流有效值'I 应小于额定电流所对应的有效值电流。
2、根据系统方块图进行动态计算图中1MMA M K W T S=+为三相异步电动机的近似传函，这里M K 为电动机的传递函数，jd T 为机电时间常数。
Un△U Ui* U1UctW ASR (S ) W ACR (S ) W GT-(S)W MA (S )W F (S)n(S)U n—n W K =调速系统电流及转速仿真根据双闭环调压调速系统的动态结构图和计算出的相关参数，首先建立开环调压调速系统的Matlab／Simulink动态仿真模型，如下图所示：开环调压调速系统仿真模型图开环调速系统转速仿真波形开环调速系统电流仿真波形根据双闭环调压调速系统的动态结构图和计算出的相关参数，建立转速电流双闭环调压调速系统的Matlab／Simulink动态仿真模型，如下图所示双闭环交流调速系统的仿真模型图转速电流双闭环调速系统转速仿真波形转速电流双闭环调速系统电流仿真波形3~M ~TVC在仿真过程中会出现电流波形的超调特别大的情况，这是不符合实际要求的，符合实际要求的波形应该是具有较小的超调量。
实验4 三相线绕式异步电动机的调速
实验4 三相线绕式异步电动机的调速
一、实验目的
通过实验掌握异步电动机的调速方法。
二、预习要点
复习异步电动机的调速方法。
三、实验项目
线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
四、实验方法
2、屏上挂件排列顺序
D33、D32、D31、D42 、D41、D31、D55-3
3、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速
1) 按实验线路图接线。
图中M用编号为DJ17的三相线绕式异步电动机，额定电压：220V，Y接法。
同轴联接校正直流电机MG用编号为DJ23的校正直流测功机，作为绕线式异步电动机M的负载。
R1选用D41的6个90Ω阻值串联，再加上D42上4个900Ω串联共3960Ω阻值，R2选用D42上剩下2个900Ω阻值串联，直流电表A2量程为5A，A3量程为200mA，V2的量程为1000V，交流电表V1的量程为150V，A1量程为2.5A。
，线路接好后，将M的转子附加电阻调至最大。
2) 合上电源开关，电机空载起动，保持调压器的输出电压为异步电动机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。
3) 调节直流发电机MG的励磁电流I f为校正值(100mA或50mA)，再调节直流发电机MG 负载电流（即调节电机MG 的负载电阻R1阻值），使电动机输出功率接近额定功率，并保持这输出转矩T不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻分别为0Ω、2Ω、5Ω、15Ω)，测相
应的转速记录于表3-1中。
五、实验报告
1 实验设备：（包括所用电机的名牌数据）
2 实验内容：（包括实验线路）
3、通过实验数据表3-1，说明线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。
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南昌大学实验报告
学生姓名：学号：专业班级：自动化121班
实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验四双闭环三相异步电动机串级调速系统一．实验目的
1．熟悉双闭环三相异步电动机串级调速系统的组成及工作原理。
2．掌握串级调速系统的调试步骤及方法。
3．了解串级调速系统的静态与动态特性。
二．实验内容
1．控制单元及系统调试
2．测定开环串级调速系统的静特性。
3．测定双闭环串级调速系统的静特性。
4．测定双闭环串级调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理
绕线式异步电动机串级调速，即在转子回路中引入附加电动势进行调速。
通常使用的方法是将转子三相电动势经二极管三相桥式不控整流得到一个直流电压，再由晶闸管有源逆变电路代替电动势，从而方便地实现调速，并将能量回馈至电网，这是一种比较经济的调速方法。
本系统为晶闸管亚同步闭环串级调速系统。
控制系统由速度调节器ASR，电流调节器ACR，触发装置GT，脉冲放大器MF，速度变换器FBS，电流变换器FBC等组成，其系统原理图如图7-2所示。
四．实验设备和仪器
1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）。
4．电机导轨及测速发电机、直流发电机
5．MEL—03三相可调电阻器(或自配滑线变阻器450Ω，1A)
6．绕线式异步电动机
7．MEL—11组件
8．直流电动机M03
9．双踪示波器。
．
10．万用表
五．注意事项
1．本实验是利用串调装置直接起动电机，不再另外附加设备，所以在电动机起动时，必须使晶闸管逆变角β处于βmin位置。
然后才能加大β角，使逆变器的逆变电压缓慢减少，电机平稳加速。
2．本实验中，α角的移相范围为90°～150°，注意不可使α＜90°，否则易造成短路事故。
3．接线时，注意绕线电机的转子有4个引出端，其中1个为公共端，不需接线。
4．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
5．测取静特性时，须注意电流不许超过电机的额定值（0.55A）。
6．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
逆变变压器采用MEL-03三相芯式变压器的高压绕组和中压绕组，注意不可接错。
7．电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1、SB2即可正常工作。
8．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。
9．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。
10．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
11．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
12．绕线式异步电动机：P N=100W，U N=220V，I N=0.55A，n N=1350，M N=0.68，Y接。
六．实验方法
1．移相触发电路的调试（主电路未通电）
（a）用示波器观察MCL—33（或MCL—53）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅值相同的双脉冲；将G输出直接接至U ct，调节Uct，脉冲相位应是可调的。
（b）将面板上的U blf端接地，调节偏移电压U b，使U ct=0时，α接近1500。
将正组触发脉冲的六个键开关“接通”，观察正桥晶闸管的触发脉冲是否正常（应有幅值为1V～2V 的双脉冲）。
（c）触发电路输出脉冲应在30°≤β≤90°范围内可调。
可通过对偏移电压调节电位器及ASR输出电压的调整实现。
例如：使ASR输出为0V，调节偏移电压，实现β=30°；再保持偏移电压不变，调节ASR的限幅电位器RP1，使β=90°。
2．控制单元调试
按直流调速系统方法调试各单元
3．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。
a．断开ASR（MCL—18或MCL—31）的“3”至U ct（MCL—33或MCL—53）的连接线，G（给定）直接加至U ct，且Ug调至零。
直流电机励磁电源开关闭合。
电机转子回路接入每相为10Ω左右的三相电阻。
b．三相调压器逆时针调到底，合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，
使U uv 、Uvw 、Uwu=230V 。
c ．缓慢调节给定电压U g ，使电机空载转速达到最高，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至一定负载的范围内测取7～8点，读取测功机输出转矩M （或直流发电机输入电压U
d ，输出电流i d ）以及被测电动机转速n 。
注：若采用直流发电机，转矩可按下式计算
n P R I U I M O S G
G G /)(55.92
++= 式中 ：
M ——三相异步电动机电磁转矩； I G ——直流发电机电流； U G ——直流发电机电压； R S ——直流发电机电枢电阻；
P 0——机组空载损耗。
不同转速下取不同数值：n=1500r/min ，Po=13.5W ；n=1000r/min ，Po=10W ；n=500r/min ，Po=6W 。
3．闭环系统调试
MCL —18（或MCL —31）的G （给定）输出电压U g 接至ASR 的“2”端，ACR 的输出“7”端接至U ct 。
三相调压器逆时针调到底。
调节Uct ，使ACR 饱和输出，调节限幅电位器RP1，使β=30O 。
合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使U uv 、Uvw 、Uwu=230V 。
调节给定电压U g ，使电机空载转速n 0=1300转/分，观察电机运行是否正常。
调节ASR,ACR 的外接电容及放大倍数调节电位器，用慢扫描示波器观察突加给定的动态波形，确定较佳的调节器参数。
4．双闭环串级调速系统静特性的测定
调节给定电压U g ，使电机空载转速n 0=1300转/分，调节测功机加载旋钮（或直流发电机负载电阻），在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取测功机输出转矩M （或直流
5．系统动态特性的测定
用慢扫描示波器观察并用示波器记录：
（1）突加给定起动电机时的转速n ，定子电流i 及输出U gi 的动态波形。
（2）电机稳定运行时，突加，突减负载时的n, I,U gi 的动态波形。
七．实验报告
1．根据实验数据，画出开环，闭环系统静特性n =f (M)，并进行比较。
2．根据动态波形，分析系统的动态过程。