双闭环直流调速系统

实验二转速、电流双闭环直流调速系统

一、实验目的

1．熟悉“转速、电流双闭环直流调速系统”的组成及其工作原理。

2．熟悉“转速、电流双闭环直流调速系统”及其主要单元环节的调试。

3．分析、研究“转速、电流双闭环直流调速系统”的静特性及其特点。

4．分析、研究“转速、电流双闭环直流调速系统”在突加给定起动过渡过程曲线和系统在突加、突卸负载时的抗扰性以及参数对系统动态性能的影响。

二、实验内容

1．系统的单元调试及静态参数的整定。

2．“转速、电流双闭环直流调速系统”的静特性测试。

3．“转速、电流双闭环直流调速系统”突加给定起动过渡过程研究。

4．“转速、电流双闭环直流调速系统”突加、突卸负载时的抗扰性研究。

三、实验设备与仪器

1．综合实验台主体（主控箱）及其主控电路、转速变换（BS）、交直流电流变换（Bi、BC）等单元以及负载变阻箱（RLD）、平波电抗器、无源数显阻容箱（RC）等。

2．直流可逆调速挂箱（DS101）—— D101、D102单元。

3．给定及调节器挂箱（DS301）—— D301、D304、D305单元。

4．直流电动机、发电机机组

5．慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器

6．微机及打印机（存储、演示、打印实验波形，可无，但相应内容省略）。

四、实验电路的组成

“转速、电流双闭环系统”是不可逆直流调速中，应用最普遍、最基本的典型实例，也是各种可逆和不可逆的直流调速系统的基本组成部分，系统的组成框图如图2－1所示，接线电路见附图1－2。主要由“D101”、“D102”、“D301”、“D304”、“D305”以及电流、转速变换器等基本环节组成。五、实验步骤与方法

（一）实验路的连接与检查。

1．本实验系统所使用的单元环节，与实验一基本相同，只是增加了一个“电

2－1转速、电流双闭环直流调速系统组

流调节器ACR（D304）”单元以组成电流内环，其调试要点和方法见《给定与调节器挂箱（DS301）使用说明》。

2．按附图1－2连接系统：整流装置输出端接电动机负载，主电路接直流电流、电压表（图中未画出）和平波电抗器；闭合右下面板的发电机励磁开关，整定其至额定励磁电流，并分断电动机的励磁开关（即不接电动机励磁，以整定电流内环）；分断负载开关S G，置负载电阻R G于最大；确保各给定和反馈极性正确合理，反馈系数α、β调至最大；“状态切换”置“调试”档。

3．调节器ASR、ACR接成1 : 1的比例状态（R n＝R i= R0＝40kΩ）；正、负给定电位器输出置0V；切断转速和电流负反馈（接线端子U n和U i的反馈输入改为接地）。

4．经实验指导教师检查认可后，推合总电源空开（左下面板），检查各指示灯状态，确认无异常后开始以下步骤。

（二）静态参数的整定

1．主要单元环节的检查、调整及其参数整定

1）闭合控制电路（右上面板控制按钮ON），主电路保持分断，将给定单元的阶跃开关S2拨向上方；依次使正、负给定U *n＝±0.5、±2V，测量ASR、ACR的输入、输出，检查比例特性；取U *n＝±2V，C n ＝C i＝2μF，用万用表分别测量ASR、ACR的输出并整定其限幅。

2）．检查并调整“触发器单元GT1”和“直流调速系统主电路”，整定触发零位：用双踪示波器检查触发脉冲斜率、相位、双窄脉冲输出；检查主电路接

线，确认触发电路和主电路正常后，整定系统零位，即微调“D101”单元的偏移电位器，使U *n＝0时，触发角α＝90°。

2．电流内环静态参数整定

1）给定及给定积分器（D301）单元的阶跃输出端U*n1由引向转速调节器的U*n端改为直接直接引向电流调节器的U*I输入端，（即暂且去掉ASR，注意！U*n1端不得与ASR的U*n端和ACR的U*i端同时相接）；电流调节器ACR接成PI调节器（取R i = R0＝40kΩ、C i＝2μF）。检查无误后闭合主电路。

2）闭合负载开关S G，给定单元的极性开关S2拨向下方，缓慢增大给定直至U*n＝－U*i m；待系统稳定运行后，同时调节电流反馈和负载电阻R G直至I d＝I d m＝1.5I d n o m（设电流过载倍数λ＝1.5，若λ不同，系数应随之变更），整定电流反馈系数β＝U*i m／I d m，并锁定之。系统重新稳定运行后，减小给定U*n至0，电机停止后切除主电路。

以上是电流反馈系数β的实用整定方法，也可用以整定过电流保护。但以此方法整定β值或过电流保护，应尽量缩短直流电动机无励磁过载状态的时间，以免损坏电机。其实，直接以负载电阻R G置换直流电动机M，待电流反馈系数β或过电流保护整定完成后再行恢复接线，也是一种较好的方法。

3．转速外环静态参数整定

1）闭合电动机的励磁开关，并整定至额定励磁电流，“状态切换”置“直流”档；恢复“转速、电流双闭环直流调速系统”（即恢复ASR的给定输入引自给定单元的阶跃输出端U*n1，ACR的输入U*i引自ASR的输出），将ASR接成 PI 调节器（取R n = R0＝40kΩ、C n＝2μF）。经检查无误后闭合主电路。

2）（D301）单元的极性开关S1拨向上方，置给定为U*n=U*n m=+8V，电机升速至某值稳定后。调节（减小）转速反馈直至n＝n n o m，以完成转速反馈系数α＝U*n m／n n o m的整定，并锁定之。

3）减小给定U*n至0，电机停止后切除主电路。分断负载开关S G，并将负载电阻R G调至最大。

（三）转速、电流双闭环直流调速系统的静特性研究

“转速、电流双闭环直流调速系统”的二个调节器（ASR、ACR）都是 PI 调节器，无论是内环（电流环）还是外环（转速环）都是无静差系统。理论上，无静差系统的静特性是一条平行于横坐标的直线，即偏差ΔU n＝U*n－U n＝0。实际并非尽然，内、外闭环都存在误差，即ΔU n≠0，故静特性也不是一条平行于横坐标的直线。因此，有必要测试其静特性，并分析产生偏差的原因。

1．按实验前设计、计算之阻、容（R n、C n、R i、C i），设定D304、D305