《电力拖动自动控制系统》

实验一电压单闭环不可逆直流调速系统实验

一、实训目的

(1) 了解电压单闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。

(2) 掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程、调试步骤、方法及参数的整定。

(3) 提高对系统分析及故障分析处理的能力。

二、实训所需挂件及附件

序号型号备注

1 MEC01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块

2 PAC10 晶闸管及电抗器组件

3 PAC13 三相TCA785触发电路

组件

该挂箱包含“触发电路”、“正、反桥功放”等模块

4 PAC31调速控制组件I 该挂件包含“调节器Ⅰ、Ⅱ”、“电压隔离器”、“电流反馈与过流保护”等几个模块

5 PAC09A 交直流电源、变压器及

二极管组件

该挂箱包含“±15V”、“±12V”、“0～±15V”

直流电源等几个模块

6 MEC42 可调电阻器

7 DD03-11电机导轨﹑光码盘测速系统

8 DJ23校正直流测功机

9 DJ15 直流并励电动机

10 慢扫描示波器自备

11 万用表自备

三、实训线路及原理

图6-1 电压单闭环系统原理图（Ld=200mH，R=1980Ω）

在电压单闭环中，将反映电压变化的电压隔离器输出电压信号作为反馈信号加到“电压调节器”（用调节器Ⅱ作为电压调节器）的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了电压负反馈闭环系统。电机的最高转速也由电压调节器的输出限幅所决定。调节器若采用P(比例)调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电压变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电压能稳定在一定的范围内变化。

在本实训中，PAC31上的“调节器Ⅱ”作为“电压调节器”使用。

四、实训内容

(1) PAC31上各基本单元的调试。

(2) Uct不变时直流电动机开环特性的测定。

(3) Ud不变时直流电动机开环特性的测定。

(4) 电压单闭环直流调速系统的机械特性。

五、实训方法

(1) 系统的故障设置与分析请参考第二章相关内容。

(2) PAC10和PAC13上的“触发电路”调试见第四章第七节。

(3) Uct不变时的直流电机开环外特性的测定

①按图6-1接线(电压调节器先不接，Ug直接接Uct），PAC13上的移相控制电压Uct由PAC09A上的“给定”输出Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R，将正给定的输出调到零。

②先闭合励磁电源开关，按下MEC01上面的启动按钮，使主电路输出三相交流电源(线电压为220V)，然后从零开始逐渐增加“给定”电压Ug，使电动机慢慢启动并使转速n达到1200r/min。

③改变负载电阻R的阻值，使电动机的电枢电流从空载直至额定电流Ied.即可测出在Uct不变时的直流电动机开环外特性n=f(Id),测量并记录数据于下表：

n(r/min)

Id(A)

(4) Ud不变时直流电机开环外特性的测定

①控制电压U ct由PAC09A的“给定”Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R，将正给定的输出调到零。

②按下MEC01控制屏启动按钮，然后从零开始逐渐增加给定电压Ug，使电动机启动并达到1200r/min.

③改变负载电阻R，使电动机的电枢电流从空载直至Ied。用电压表监视三相全控整流输出的直流电压Ud，在实训中始终保持Ud不变（通过不断的调节PAC09A上的“给定”电压Ug来实现），测出在Ud不变时直流电动机的开环外特性n=f(Id)，并记录于下表：

n(r/min)

Id(A)

(5) 基本单元部件调试

①移相控制电压Uct调节范围的确定

直接将PAC09A“给定”电压Ug接入PAC13移相控制电压Uct的输入端，“三相全控整流”输出接电阻负载R，用示波器观察Ud的波形。当正给定电压Ug由零调大时，Ud将随给定电压的增大而增大，当Ug超过某一数值Ug＇时，Ud的波形会出现缺相的现象，这时Ud反而随Ug的增大而减小。一般可确定移相控制电压的最大允许值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允许调节范围为0～Uctmax。如果我们把给定输出限幅定为Uctmax的话，则“三相全控整流”输出范围就被限定，不会工作到极限值状态，保证六个晶闸管可靠工作。记录Ug＇于下表中：

将给定退到零，再按停止按钮切断电源。

②调节器的调零

将PAC31中“调节器Ⅱ”所有输入端接地，再将RP1电位器顺时针旋到底，用导线将“11”、“12”短接，使“调节器Ⅱ”成为P (比例)调节器。调节面板上的调零电位器RP2，用万用表的毫伏档测量“调节器Ⅱ”的“14”端，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

③调节器正、负限幅值的调整

把“调节器Ⅱ”的“11”、“12”端短接线去掉，此时调节器Ⅱ成为PI (比例积分)调节器，然后将PAC09A 挂件上的给定输出端接到调节器Ⅱ的“4”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP4，使“调节器Ⅱ”的输出电压为最小值，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP3，使之输出正限幅值为Uctmax。

④电压反馈系数的整定

直接将控制屏上的励磁电压接到电压隔离器的“1、2”端，用直流电压表测量励磁电压，并调节电位器RP，当输入电压为220V时，电压隔离器输出+6V，这时的电压反馈系数γ=U fn/U d=0.027 V/V。

⑤“（AR）反号器”的整定

测定输入输出比例，输入端加入＋5V电压，调节RP1，使输出端为－5V。