双闭环可逆直流脉宽调速系统实验详细资料
实验四双闭环可逆直流脉宽调速系统
实验报告题目学院专业班级学号学生姓名指导教师完成日期年月日实验四双闭环可逆直流脉宽调速系统一．实验目的1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理. 2．熟悉直流PWM 专用集成电路SG3525 的组成、功能与工作原理。
3．熟悉H 型PWM 变换器的各种控制方式的原理与特点。
4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
二．实验内容1．PWM 控制器SG3525 性能测试。
2．控制单元调试。
3．系统开环调试。
4．系统闭环调试5．系统稳态、动态特性测试。
6．H 型PWM 变换器不同控制方式时的性能测试。
三．实验系统的组成和工作原理在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。
双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6—10 所示。
图中可逆PWM 变换器主电路系采用MOSFET 所构成的H 型结构形式，UPW 为脉宽调制器，DLD 为逻辑延时环节，GD 为MOS 管的栅极驱动电路，FA 为瞬时动作的过流保护。
脉宽调制器UPW 采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM 控制器。
由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．NMCL—10A 组件。
4．NMEL-03组件。
5．NMEL—18D组件。
6．电机导轨及测功机。
7．直流电动机M03。
8．双踪示波器。
9. 万用表。
五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．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，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。
双闭环直流调速实验报告
双闭环直流调速实验报告双闭环直流调速实验报告引言：直流电机作为一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产和日常生活中。
为了提高直流电机的调速性能，双闭环直流调速系统应运而生。
本实验旨在通过搭建双闭环直流调速系统，对其性能进行测试和评估。
一、实验目的本实验的主要目的是研究和掌握双闭环直流调速系统的工作原理和性能特点，具体包括以下几个方面：1. 了解双闭环直流调速系统的组成和工作原理；2. 掌握双闭环直流调速系统的参数调节方法；3. 测试和评估双闭环直流调速系统的调速性能。
二、实验原理双闭环直流调速系统由速度环和电流环组成，其中速度环负责控制电机的转速，电流环负责控制电机的电流。
具体工作原理如下：1. 速度环：速度环通过测量电机的转速，与给定的转速进行比较，计算出转速误差，并将误差信号经过PID控制器进行处理，最终输出控制信号给电流环。
2. 电流环：电流环通过测量电机的电流，与速度环输出的控制信号进行比较，计算出电流误差，并将误差信号经过PID控制器进行处理，最终输出控制信号给电机。
三、实验步骤1. 搭建实验平台：将直流电机与电机驱动器连接，并将驱动器与控制器相连。
2. 参数设置：根据实验要求，设置速度环和电流环的PID参数。
3. 测试电机转速：给定一个转速值，观察电机的实际转速是否与给定值一致。
4. 测试电机负载：通过改变电机负载，观察电机的转速是否能够稳定在给定值附近。
5. 测试电机响应时间：通过改变给定转速，观察电机的响应时间，并记录下来。
6. 测试电流控制性能：通过改变电机负载，观察电机电流的变化情况，并记录下来。
四、实验结果与分析1. 电机转速测试结果表明，双闭环直流调速系统能够准确控制电机的转速，实际转速与给定值之间的误差较小。
2. 电机负载测试结果表明，双闭环直流调速系统能够在不同负载下保持电机的转速稳定，具有较好的负载适应性。
3. 电机响应时间测试结果表明，双闭环直流调速系统的响应时间较短，能够快速响应给定转速的变化。
实验四 双闭环控制可逆直流脉宽调速系统
实验四双闭环控制可逆直流脉宽调速系统（H 桥）一、实验目的(1)了解转速、电流双闭环可逆直流PWM调速系统的组成、工作原理及各单元的工作原理。
(2)掌握双闭环可逆直流PWM 调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
(3)测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能指标。
二、实验原理图4-1 双闭环H 桥DC/DC 变换直流调速系统原理框图速度给定信号G，速度调节器ASR，电流调节器ACR，控制PWM信号产生装置UPM，DLD单元把一组PWM波形分成两组相差180°的PWM 波，并产生一定的死区，用于控制两组臂；GD的作用是形成四组隔离的PWM驱动脉冲；PWM 为功率放大电路，直接给电动机M供电；DZS是零速封锁单元；FA限制主电路瞬时电流，过流时封锁DLD单元输出；电流反馈调节单元CFR；速度反馈调节SFR。
三、实验所需挂件及附件四、实验内容与步骤(1)系统单元调试①速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的调零把调节器的输入端1、2、3 全部接地，4、5 之间接50K电阻，调节电位器RP3，使输出端7绝对值小于1mv。
②速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的输出限幅值的整定在调节器的3个输入中的其中任一个输入接给定，在4、5之间接50K电阻、1uF 电容，调节给定电位器，使调节器的输入为-1V，调节电位器RP1，使调节器的输出7为+4V（输出正限幅值）；同样把给定调节为+1V，调节RP2，把负限幅值调节为-4V。
③零速度封锁器（DZS）观测首先把零速封锁器的输入悬空，开关S1拨至“封锁”状态，输出接速度或者电流调节器的零速封锁端6，无论调节器的输入如何调节，输出7始终为零。
把面板上的给定输出接至零速封锁单元其中一路，另一路悬空，增大给定，测量零速封锁单元输出端3：给定的绝对值大于0.26V左右时，封锁端3输出-15V；减小给定，给定的绝对值小于0.17V左右时，封锁端3输出+15V。
双闭环控制的直流脉宽调速系统(H桥)实验报告(2014)
正转时，闭环控制特性 n = f(Ug)
n（rpm）
1172 1100 1000 902 791 692 594
Ug（V）
4.06 3.78 3.41 3.07 2.69 2.35 2.02
反转时，闭环控制特性 n = f(Ug)
n（rpm）
1168 1096 997
Ug（V）
4.02 3.77 3.43
实验名称：双闭环控制的直流脉宽调速系统（H 桥）
实验目的：
1． 了解 PMW 全桥直流调速系统的工作原理。 2． 分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用。
实验仪器设备：
1．DJK01 电源控制屏； 2．DJK08 可调电阻、电容箱； 3．DJK09 单相调压与可调负载； 4．DJK17 双闭环 H 桥 DC/DC 变换直流调速系统； 5．DD03-2 电机导轨、测速发电机及转速表； 6．DJ13-1 直流发电机； 7．DJ15 直流并励发电机； 8．D42 三相可调电阻； 9．慢扫描示波器； 10．万用表。
实验数据及结果：
系统的开环特性 n =f（Id）
n（rpm）
1130
Id（A）
0.9
1160 0.8
1190 0.7
1225 0.58
1265 0.45
1288 0.4
1300 0.37
电动机转速接近 n=l200rpm，闭环机械特性 n =f(Id)
n（rpm）
1168 1146 1116 1101
Ug 不变，改变 RG 使 Id 逐渐下降，测出相应的转速 n 及电流平均值 Id。 2．系统闭环特性的测定：将电流反馈量调节电位器调到最高端。 转向选择开关拨至“正向”，Ug >0，电动机启动后，测量测速发电机输出电压，将高电 位端接入速度反馈的 T1 端，低电位端接入 T2 端，以保证速度反馈为负值。 闭环机械特性的测定： 1) 调节给定 Ug 、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速 n=1200rpm，这时 Un
(完整word版)双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计(精)
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计学院：机电工程学院学号：专业（方向）年级：学生姓名：福建农林大学机电工程学院电气工程系2011年 1 月7 日目录一. 设计任务书 (1)二．设计说明书 (3)2.1 方案确定 (3)2.1.1方案选定 (3)2.1.2桥式可逆PWM变换器工作原理 (3)2.1.3系统控制电路图 (6)2.1.4双闭环直流调速系统静态分析 (6)2.1.5双闭环直流调速系统稳态结构图 (7)2.2硬件结构 (9)2.2.1主电路 (9)2.2.2泵升压限制 (11)2.3主电路参数计算及元件选择 (12)2.3.1整流二极管选择 (12)2.3.2绝缘栅双极晶体管选择 (12)2.4调节器参数设计和选择 (13)2.4.1电流环的设计 (13)2.4.2转速环的设计 (16)2.4.3反馈单元 (18)2.5 系统总电路图 (19)三．心得体会 (20)交直流调速课程设计任务书一、题目双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计二、设计目的1、对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用2、运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
也可以制作硬件电路。
3、同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。
达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。
三、系统方案的确定自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）→电机参数→主电路→控制方案”（系统方案的确定）→“系统设计→仿真研究→参数整定→直到理论实现要求→硬件设计→制版、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。
为了发挥同学们的主观能动作用，且避免方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数由同学自己选定。
1、主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器；2、速度调节器和电流调节器采用PI调节器；3、机械负载为反抗性恒转矩负载，系统飞轮矩（含电机及传动机构）4、主电源：可以选择三相交流380V供电；5、他励直流电动机的参数：见习题集【4-19】（P96）=1000r/min，电枢回路总电阻R=2Ω,电流过载倍数λ=2。
实验三 PWM转速,电流双闭环调速系统
实验三 PWM 转速、电流双闭环调速系统一、实验目的1.了解转速、电流双闭环可逆直流PWM 调速系统的组成、原理及各单元的工作原理。
2.掌握双闭环可逆直流PWM 调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
3.测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能指标。
二、实验系统组成及工作原理在中小容量的直流传动系统中，采用功率开关器件的脉宽调制（PWM ）调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而得到日益广泛的应用。
双闭环可逆直流PWM 调速系统的组成如实验图3-1所示。
图中,可逆PWM 变换器主电路采用MOSFET 构成H 型结构，UPW 为脉宽调制器，DLD 为逻辑延迟环节,GD 为MOS 管的栅极驱动电路,FA 为瞬时动作的过流保护，GM 为调制波发生器。
速度给定信号*n U 与速度反馈信号n U 经速度调节器ASR 调节后输出为电流给定信号*i U ，它与电流反馈信号i U 经电流调节器ACR 调节后输出为控制信号c U ，送入UPW 控制PWM波形的产生，最终控制电动机两端的电压。
DLD 的作用是把PWM 波分成二组相差180°的PWM 波,并留有一定死区时间，用于控制两组桥臂VT ；GD 的作用是形成四组隔离的PWM 驱动脉冲；PWM 为功率放大电路，直接给电动机M 供电；FA 可限制主电路瞬时电流；GM 的功能是产生调制三角波；AR 为反相器，构成电流负反馈。
实验图3-1 双闭环可逆直流PWM 调速系统的组成三、实验设备及仪器 1.主控制屏NMCL-322.直流电动机-负载直流发电机-测速发电机组3. NMCL-22 、NMCL －18挂箱及电阻箱4.双踪示波器5.万用表四、实验内容1.各控制单元调试2.测定开环机械特性)(d I f n =:min /1500r n =，min /1000r n =，和min /500r n =。
3.测定闭环静特性)(d I f n =:min /1500r n =，min /1000r n =，和min /500r n =。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计一、系统概述二、系统设计原理1.速度内环设计原理速度内环的目标是实现对电机转速的闭环控制。
通过测量电机输出轴速度和设定速度值之间的差异，根据PID控制算法计算出控制信号，通过控制器输出的脉宽PWM信号调节电机的输出转矩，从而实现对电机速度的控制。
2.电流外环设计原理电流外环的目标是实现对电机电流的闭环控制。
通过测量电机的电流和设定电流值之间的差异，根据PID控制算法计算出电流控制信号，通过控制器输出的脉宽PWM信号调节电机的电流，从而实现对电机电流的控制。
三、系统构建要素1.电机驱动模块：用于控制电机的转矩和速度，并提供脉宽PWM信号输出接口。
通常使用MOSFET或IGBT作为功率开关元件。
2.速度测量模块：用于测量电机输出轴的转速，通常采用霍尔元件或编码器。
3.电流测量模块：用于测量电机的电流。
通常通过电流传感器或全桥电流检测器实现。
4.控制器：对测量的速度和电流数据进行处理，根据PID控制算法计算出合适的脉宽PWM信号，控制电机的转速和电流。
5.信号调理模块：用于对控制信号进行滤波和放大，以保证信号的稳定性和合理性。
6.反馈回路：将测量得到的电机速度和电流数据反馈给控制器，以实现闭环控制。
7.电源模块：为整个系统提供稳定的电源。
四、系统工作流程1.控制器通过速度测量模块获取电机的实际速度，并与设定速度进行比较计算出速度误差。
2.控制器通过电流测量模块获取电机的实际电流，并与设定电流进行比较计算出电流误差。
3.将速度误差和电流误差作为输入，经过PID控制算法计算出合适的脉宽PWM信号。
4.控制器将计算得到的脉宽PWM信号通过信号调理模块进行滤波和放大，然后输出到电机驱动模块。
5.电机驱动模块根据脉宽PWM信号的占空比调节电机的输出转矩和电流。
6.通过反馈回路将电机的实际速度和电流信息返回给控制器。
7.根据反馈信息对速度误差和电流误差进行修正，进一步优化脉宽PWM信号的计算。
双闭环直流调速系统实验
实验一 实验二 实验三 实验四 实验五实验五实验五 双闭环直流调速系统实验双闭环直流调速系统实验一．实验目的一．实验目的⒈ 熟悉双闭环直流调速系统的组成、工作原理、调试方法。
⒉ 了解双闭环直流调速系统的静态和动态特性。
二．实验设备二．实验设备⒈ MCL –⒈ MCL – 31 31 31 低压控制电路及仪表。
低压控制电路及仪表。
低压控制电路及仪表。
⒉ MCL –⒉ MCL – 32 32 32 电源控制屏。
电源控制屏。
电源控制屏。
⒊ MCL –⒊ MCL – 33 33 33 触发电路及晶闸管主回路。
触发电路及晶闸管主回路。
触发电路及晶闸管主回路。
⒋ MEL –⒋ MEL – 0303 03 三相可调电阻器。
三相可调电阻器。
三相可调电阻器。
⒌ MEL –⒌ MEL – 11 11 11 电容箱。
电容箱。
电容箱。
⒍ 直流电动机–发电机–测速机组。
⒍ 直流电动机–发电机–测速机组。
⒎ 万用表。
⒎ 万用表。
⒏ 双踪示波器。
⒏ 双踪示波器。
三．三． 实验原理实验原理在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器，转速调节器的输出当作电流调节器的输入，电流调节器的输出控制晶闸管整流器的 触发装置。
触发装置。
电流调节器在里面称作内环，转速调节器在外面称作外环，这样就形成转速、电流双闭环调速系统。
双闭环直流调速系统原理图如下图所示。
速系统原理图如下图所示。
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器都采用采用 PI PI PI 调节器。
转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速跟随其给定电压变调节器。
转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速跟随其给定电压变化，稳态时实现转速无静差，对负载变化起抗扰作用，其输出限幅值决定电机允许的最大电流。
最大电流。
电流调节器电流调节器 使 电流紧紧跟随其电流紧紧跟随其 给定电压变化，对电网电压的波动起及时抗扰作用，在 转速动态过程中能够获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程， 当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
TGn ASR ACR U *n + -U n U i U *i + - U c TAV M + -U d I dUP E L- M T 双闭环直流调速系统的设计与仿真1、实验目的1．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。
2．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
3．掌握调节器的工程设计及仿真方法。
2、实验内容1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析 3、实验要求用电机参数建立相应仿真模型进行仿真 4、双闭环直流调速系统组成及工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机—发电机组等组成。
本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压U ct 作为触发器的移相控制电压，改变U ct 的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接，如图4.1。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流的输出去控制电力电子变换器UPE 。
在结构上，电流环作为内环，转速环作为外环，形成了转速、电流双闭环调速系统。
为了获得良好的静、动态特性，转速和电流两个调节器采用PI 调节器。
图4.1 转速、电流双闭环调速系统 5、电机参数及设计要求5.1电机参数 直流电动机：220V ，136A ，1460r/min ， =0.192V ? min/r ，允许过载倍数=1.5，晶闸管装置放大系数： =40电枢回路总电阻：R=0.5 时间常数： =0.00167s, =0.075s电流反馈系数： =0.05V/A 转速反馈系数：=0.007 V ? min/r 5.2设计要求要求电流超调量 5%，转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量 10%。
6、调节器的工程设计 6.1电流调节器ACR 的设计 （1）确定电流环时间常数1）装置滞后时间常数 =0.0017s ； 2）电流滤波时间常数 =0.002s ；3）电流环小时间常数之和 = + =0.0037s ； （2）选择电流调节结构根据设计要求5%，并且保证稳态电流无差，电流环的控制对象是双惯性型的，且=0.03/0.0037=8.11<10，故校正成典型?I?型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成?式中—?电流调节器的比例系数；?—?电流调节器的超前时间常数。
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告一、系统结构设计双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成，分别是速度子环和电流子环。
速度子环负责监测电机的转速，并根据设定值与实际转速的误差，输出电流指令给电流子环。
电流子环负责监测电机的电流，并根据电流指令与实际电流的误差，输出电压指令给电机驱动器，实现对电机转速的精确控制。
二、参数选择在进行双闭环直流调速系统的设计之前，需选择合适的控制参数。
根据实际的电机参数和转速要求，确定速度环和电流环的比例增益和积分时间常数等参数。
同时，还需根据电机的动态特性和负载特性，选取合适的速度和电流传感器。
三、控制策略速度子环采用PID控制器，通过计算速度误差、积分误差和微分误差，生成电流指令，并传递给电流子环。
电流子环也采用PID控制器，通过计算电流误差、积分误差和微分误差，生成电压指令，并输出给电机驱动器。
四、仿真实验为了验证双闭环直流调速系统的性能，进行了仿真实验。
首先，通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型，并设置不同转速和负载条件，对系统进行仿真。
然后，通过调整控制参数，观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。
五、仿真结果分析根据仿真实验的结果可以看出，双闭环直流调速系统能够实现对电机转速的精确控制。
当系统负载发生变化时，速度子环能够快速调整电流指令，使电机转速保持稳定。
同时，电流子环能够根据速度子环的电流指令，快速调整电压指令，以满足实际转速的要求。
此外，通过调整控制参数，可以改善系统的响应速度和稳定性。
六、总结双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案，通过双重反馈控制实现对电机转速的精确控制。
本文介绍了该系统的设计与仿真实验，包括系统结构设计、参数选择、控制策略及仿真结果等。
仿真实验结果表明，双闭环直流调速系统具有良好的控制性能，能够满足实际转速的要求。
双闭环可逆直流脉宽调速系统实验详细
双闭环可逆直流脉宽调速系统一．实验目的1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3．熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。
4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
二．实验内容1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元调试。
3．系统开环调试。
4．系统闭环调试5．系统稳态、动态特性测试。
6．H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。
三．实验系统的组成和工作原理泛应用。
IGBT所构成的H型结构形式，UPW四．实验设备及仪器1．NMCL系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL—18组件3．NMCL—31A组件4．NMCL-22挂箱6．M MEL—13组件。
7．直流电动机M03。
8．双踪示波器。
五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．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，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。
4．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。
5．起动电机时，需把MMEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。
6．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。
7．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。
8．实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。
9.系统整定要求满足超调量小于5%，调节时间小于3秒。
六．实验方法1．SG3525及控制电路性能测试（1）调节UPW单元的RP电位器使输出波形的占空比为二分之一，UPW的2端与DLD单元的1相连，按下S1开关，检查G1E1，，G2E2，G3E3，G4E2之间的波形是否正常2．开环系统调试按图5-19接线。
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验报告一、引言直流调速系统是现代工业中常用的电机调速方式之一，在实际应用中具有广泛的使用。
其中，转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统是其中一种典型的调速控制方式。
本实验旨在通过搭建转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统，研究其调速性能以及运行特点。
二、实验目的1. 理解转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统的原理和结构；2. 掌握控制脉宽调制技术在直流电机调速系统中的应用；3. 通过实验验证该调速系统的性能和运行特点。
三、实验原理转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统是将转速和电流两个回路分别采用闭环控制的直流调速系统。
其中，转速回路通过传感器对电机转速进行采集，与期望转速进行比较后，经过PID控制器得到转速控制信号，再经过比较器进行与PWM脉宽控制信号进行比较产生控制脉宽；电流回路通过采集直流电机的电流信号，经过PID控制器得到电流控制信号，再与PWM控制脉宽信号进行比较生成最终的输出脉宽。
四、实验步骤1. 搭建转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验装置；2. 设置期望转速和电流参考值；3. 分别采集电机转速和电流信号；4. 利用PID控制器对转速和电流进行闭环控制；5. 通过比较器生成脉宽控制信号，控制电机转矩；6. 记录实验数据并进行分析。
五、实验结果与分析通过实验，我们可以得到实验数据并进行分析。
其中，我们可以通过比较实际转速与期望转速的差距，来评价转速闭环控制的性能。
同时，通过比较实际电流值与期望电流值之间的差距，来评价电流闭环控制的性能。
根据实验数据，我们可以得到转速与电流控制的准确性、稳定性以及响应速度等指标，评估整个调速系统的性能。
六、结论通过实验，我们成功搭建了转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验装置，并完成了相关实验。
根据实验结果分析，我们可以评估该调速系统的性能和运行特点。
双闭环直流调速实验报告
一、实验目的1. 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。
2. 掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
3. 掌握调节器的工程设计及仿真方法。
4. 通过实验验证双闭环直流调速系统的性能，分析其动态响应和稳态特性。
二、实验原理双闭环直流调速系统由转速环和电流环组成，通过转速负反馈和电流负反馈实现对电机转速和电流的精确控制。
转速环的输出作为电流环的给定值，电流环的输出控制晶闸管整流装置的输出电压，从而调节电机的转速。
三、实验内容1. 系统搭建与调试- 搭建双闭环直流调速系统，包括晶闸管整流装置、电动机、转速检测环节、电流检测环节、转速调节器和电流调节器等。
- 对系统进行调试，确保各环节工作正常。
2. 参数测定- 测定晶闸管整流装置的输出电压、电流和功率等参数。
- 测定转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
3. 调节器设计- 设计转速调节器和电流调节器，采用PI调节器。
- 根据实验要求，确定调节器的参数。
4. 系统仿真- 使用MATLAB/Simulink软件建立双闭环直流调速系统的仿真模型。
- 对系统进行仿真，分析其动态响应和稳态特性。
5. 实验结果分析- 分析实验数据，评估系统的性能。
- 分析系统在不同负载条件下的响应和稳定性。
四、实验步骤1. 系统搭建- 按照实验电路图搭建双闭环直流调速系统。
- 连接晶闸管整流装置、电动机、转速检测环节、电流检测环节、转速调节器和电流调节器等。
2. 系统调试- 调整晶闸管整流装置的触发角，使输出电压和电流稳定。
- 调整转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
- 调整转速调节器和电流调节器的参数，使系统稳定运行。
3. 参数测定- 使用示波器、电流表、电压表等仪器测定晶闸管整流装置的输出电压、电流和功率等参数。
- 使用转速表和电流表测定转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
4. 调节器设计- 根据实验要求，设计转速调节器和电流调节器。
- 使用MATLAB/Simulink软件进行调节器参数的优化。
双闭环控制的直流脉宽调速系统(H桥)实验报告(2014)
U g不变，改变R G使I d 逐渐下降，测出相应的转速n及电流平均值I d。
2．系统闭环特性的测定：将电流反馈量调节电位器调到最高端。
转向选择开关拨至“正向”，U g >0，电动机启动后，测量测速发电机输出电压，将高电位端接入速度反馈的T1端，低电位端接入T2 端，以保证速度反馈为负值。
闭环机械特性的测定：1) 调节给定U g 、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速n=1200rpm，这时U n=-0.9V，U i =0.4V，U g =1.89V。
改变负载电阻R G ,将平均电流I d 及转速n记录下来。
2) 调节给定U g 、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速n=1000rpm，这时U n=-0.76V，U i =0.33V，U g =1.58V。
改变负载电阻R G ,将平均电流I d 及转速n记录下来。
3) 将转向选择开关为“反向”重复确定测速发电机电压的接入极性；再测定其闭环机械特性。
闭环控制特性的测定：调节给定Ug 及负载电阻RG ，使系统稳定在Id =Ied ，n=1200rpm，逐渐降低Ug ，记录相关的Ug 与n。
实验数据及结果：系统的开环特性n =f（I d）n（rpm）1130116011901225126512881300I d（A）0.90.80.70.580.450.40.37电动机转速接近n=l200rpm，闭环机械特性n =f(I d)n（rpm）1168114611161101108210681002I d（A）0.630.70.80.850.90.950.99电动机转速接近n=1000rpm，闭环机械特性n =f(I d)n（rpm）1003100210011000995968905I d（A）0.560.680.760.870.940.960.99正转时，闭环控制特性n = f(U g)n（rpm）117211001000902791692594 U g（V） 4.06 3.78 3.41 3.07 2.69 2.35 2.02反转时，闭环控制特性n = f(U g )n （rpm ） 1168 1096 997 902 805 699 596 U g （V ）4.023.773.433.12.762.392.04结果分析：跟据实验数据计算可得，当系统开环运行时，S=20.8%，当系统闭环运行时，1200|14.3%N S ==，1000|9.7%N S ==。
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告1、学习电机调速控制中的双闭环控制模式；2、熟悉可逆直流电动机的控制方法；3、掌握基于PWM技术的直流电机调速系统的实现方法；4、加深对电路原理的理解。
实验原理：1、PWM技术PWM即脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），通过调节脉冲宽度的大小来改变电平的占空比，从而实现对电路的控制。
2、电机调速控制中的双闭环控制模式双闭环控制模式包含了一个速度环和一个电流环。
速度环用于测量实际电机的速度，根据速度误差来调节电机的输出功率。
电流环则用于控制电机的负载，使电机能够稳定输出所需的电流。
3、可逆直流电动机的控制方法可逆直流电动机包括了正转和反转两种运动方向，根据不同的控制信号，通过调节电机旋转方向的极性和电流大小来实现电机的正反转。
实验内容：1、组装实验电路将电路原理图和电路连接示意图提供给学生，并要求学生自行组装电路，并检查电路连接是否正确。
2、验证电路工作情况使用示波器检测电路输出的PWM波形，并观察电机的正反转情况，确保PWM 输出准确可靠，电机能够正确运转。
3、对电路进行调整通过调整电路参数，如电压、频率、占空比等，观察电机运转情况的变化，确保电路调整正确。
4、记录实验数据和分析记录电路参数、电机运转情况等数据，并进行数据分析和对比，以验证实验结果的正确性。
实验结果：通过本次实验，学生熟悉了电机调速控制的基本原理和实现方法，掌握了双闭环控制模式和可逆直流电动机的控制方法，加深了对电路原理的理解。
同时，结合实验数据的分析，学生也深入了解了实验现象的机理和控制特性，对电机调速控制领域有了更加深入的认识。
实验三十三 双闭环控制的直流脉宽调速系统(H桥)
实验三十三双闭环控制的直流脉宽调速系统（H桥）一、实验目的(1)了解PWM全桥直流调速系统的工作原理。
(2)分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理本实验系统原理框图如图5-12所示：图5-12 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统原理框图(1)系统组成给定值U g与速度反馈量U fn叠加后经速度调节器ASR的PI调节作为电流环的给定输入，它与电流反馈量U fi叠加后经电流调节器ACR的PI调节向PWM 调节器输出一控制电平U c，PWM调制器产生一频率不变的矩形脉冲波，其脉冲宽度即占空比将随U c值的变化而改变，其占空比可调范围0 ≤ρ≤1。
此PWM 脉冲经逻辑延时，功放、隔离等处理后，送到开关器件（IGBT管）的栅极。
外加直流电源Us经H全桥逆变电路输出一与占空比ρ相对应的调制电压，经平波电抗器L d驱动直流电机M，发电机G则作为电动机的负载，由同轴上的测速发电机取得速度反馈信号。
电流反馈信号取自主电路的取样电阻Rs两端。
(2)PWM的生成原理在图5-12中，PWM调制器用于产生一路PWM脉冲波,它是由专用芯片TL494产生，其内部原理图如图5-13所示：图5-13 TL494的内部原理图在本实验中，把PWM调制器接成图5-14所示：图5-14 PWM波形发生器外围接线图上图中只利用了TL494的一组输出脉冲。
只要控制TL494的输入端即“1”脚输入一电平,即可以在输出端“8”脚相应地得到占空比可调节的PWM脉冲,其中PWM脉冲的频率为5.7KHz。
(3)H桥逆变电路结构原理H桥DC/DC逆变电路的结构图如图5-15所示。
图5-15 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统功能原理框图本实验系统的主电路采用单极性PWM控制方式，其中主电路由四个IGBT 管构成H桥，G1～G4分别由PWM产生电路产生后经过驱动电路放大，再送到IGBT相应的栅极，用以控制IGBT管的通断。
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双闭环可逆直流脉宽调速系统
一．实验目的
1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3．熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。
4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
二．实验内容
1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元调试。
3．系统开环调试。
4．系统闭环调试
5．系统稳态、动态特性测试。
6．H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。
三．实验系统的组成和工作原理
图1—1 双闭环脉宽调速系统的原理图
在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。
双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6—10所示。
图中可逆PWM变换器主电路系采用IGBT所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节， FA为瞬时动作的过流保护。
脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。
由于它简单、可靠及使用方便
灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。
四．实验设备及仪器
1．NMCL系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL—18组件
3．NMCL—31A组件
4．NMCL-22挂箱
6．M MEL—13组件。
7．直流电动机M03。
8．双踪示波器。
五．注意事项
1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．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，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。
4．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。
5．起动电机时，需把MMEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。
6．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。
7．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。
8．实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。
9.系统整定要求满足超调量小于5%，调节时间小于3秒。
六．实验方法
1．SG3525及控制电路性能测试
（1）调节UPW单元的RP电位器使输出波形的占空比为二分之一，UPW的2端与DLD 单元的1相连，按下S1开关，检查G1E1，，G2E2，G3E3，G4E2之间的波形是否正常2．开环系统调试
按图5-19接线。
断开主电源，将三相调压器的U、V、W接主电路的相应处，，将主电路的1、3端相连，
6、7端接入直流电动机M03的电枢及700mH的电感，电枢回路要串入NMCL—31A
上的指针式电流表。
电机加上励磁。
22挂箱的地与G(给定)的地相连，G(给定)的输出接到UPW的3端。
（1）系统开环机械特性测定
增大给定值，使电机转速达1400r/min ，调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内测取7—8个点，记录相应的转速n 和转矩M （或直流发电机电流i d ）
调节给定值，使n=1000/min 和n=500r/min
，作同样的记录，可得到电机在中速和低速时的机械特性。
断开主电源，给定开关拨向“负给定”，然后按照以上方法，测出系统的反向机械特性。
（2）速度反馈系数的调试
转速计输出“+”、“--”分别与NMCL—31A上的FBS的“2”、“1”相连(注意此时速度反馈应接成负反馈)，G(给定)打到正给定，调节正给定值使电机转速逐渐升高，并达到1400r ／min，调节FBS的反馈电位器，使速度反馈电压为2V。
4．闭环系统调试
将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。
按图片接线（“接线图实验一”）
（1）速度调节器的调试
（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；
（b）“5”、“6”端接入MEL—11电容器，预置5～7μF；
（c）调节RP1、RP2使输出限幅为±2V。
（2）电流调节器的调试
（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；
（b）“5”、“6”端接入MEL—11电容器，预置5～7μF；
（c）给定开关S2打向“给定”，S1开关扳向上，调节RP1电位器，使ACR输出正饱和，调整ACR的正限幅电位器RP1，用示波器观察UPW单元“2”的脉冲，不可移出范围。
（占空比不能为1）
S2开关打向“给定”，S1开关打向下至“负给定”，调节RP2电位器，使ACR输出负饱和，调整ACR的负限幅电位器RP2，用示波器观察UPW单元“2”的脉冲，不可移出范围。
5．系统动态波形的观察
用二踪慢扫描示波器观察动态波形，并记录动态波形。
在不同的调节器参数下，观察，记录下列动态波形：
（1）突加给定起动时，电动机电枢电流波形和转速波形，读出超调量及调节时间（2）系统稳定运行时突加额定负载和突降负载时，电动机电枢电流波形和转速波形，读出动态速降及恢复时间
注：电动机电枢电流波形的观察可通过ACR的第“1”端
转速波形的观察可通过ASR的第“1”端。
6．系统静特性测试
（1）机械特性n=f（I d）的测定
S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，调节RP1电位器，使电机空载转速至1400 r/min，再调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内分别记录7～8点，可测出系统正转时的静特性曲线n=f
S2开关打向“给定”，S1开关打向下至“负给定”，调节RP2电位器，使电机空载转速至1400 r/min ，再调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载范围内分别记录7～8点，可测出系统反转时的静特性曲线n=f （Id ）
（2）闭环控制特性n=f(Ug)的测定
S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，调节RP1电位器，记录U g 和n ，即可测出闭环控制特性
g
七．实验报告
1．列出开环机械特性数据, 画出对应的曲线,并计算出S及开环系统调速范围。
2．根据实验数据，计算出电流反馈系数β与速度反馈系数α。
3．列出闭环机械特性数据，画出对应的曲线，计算出S及闭环系统调速范围，并与开环系统调速范围相比较。
4．列出闭环控制特性n=f（u g）数据，并画出对应的曲线。
5．画出下列动态波形
（1）突加给定时的电动机电枢电流和转速波形，并在图上标出超调量等参数。
（2）突加与突减负载时的电动机电枢电流和转速波形。
八．思考题
1．为了防止上、下桥臂的直通，有人把上、下桥臂驱动信号死区时间调得很大，这样做行不行，为什么？
答：不行，这样有可能使得上、下两个桥臂同时进入死区,使机器无法运行。
进入死区的时间过长，不利于电机的灵活控制。
九．实验总结
通过本实验进一步的掌握了闭环可逆直流脉宽调速系统的组成原理及各主要单元的工作原理。
本实验中的连线比较繁琐，做试验的时候比较麻烦，但只要能静心和耐心就能好好的完成实验。
实验中的特别注意的地方是开启电源的之前R1和R2必须左旋到底，不然会烧坏机器。