电机运动控制课程设计 实验报告剖析

电机运动控制课程设计

实验报告

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实验一直流脉宽调速系统设计与调试一、原理图

原理图（图1）

二、接线图

1、主电路接线图：

主电路接线图（图2）

2、控制电路接线图：

控制电路接线图（图3）

三、机械特性测定与分析

1、系统开环机械特性测定

按主接线图（图2）接线，控制回路参考控制电路接线图（图3），但调节器不接，控制回路直接将NMCL-31的给定接至NMCL-10A的UPW “3”端和DLD1“1”端相连，驱动电路的G1，G2，G3，G4相连。用示波器观察信号，使输出脉冲上下宽度一致。打到正给定，启动电机使转速达到1400r/min，改变直流发电机负载电阻Rd，在空载到额定负载范围内测取6个点，记录相应的转速n和直流电动机电流Id。

n=1400r/min，Ug=2.27V

2．闭环系统测定

控制回路按图3接线，将ACR接成PI调节器接入系统，改变给定、放大倍数RP3、RP4，积分常数，调节电流反馈系数，使其输出电压保持开环电压，电机达到额定状态。再将ASR接入系统，调电压反馈系数。此时系统形成双闭环不可逆系统。

（1）机械特性n=f（Id）的测定

将给定电压打向“正给定”，合上主电源。逐渐增加给定电压

U，

g

使电机起动、升速，调节

U使电机达到空载转速0n=1400r/min，再调

g

节直流发电机负载电阻，改变负载，在直流电动机空载至额定负载范围，测取6点，读取电机转速n，电机电枢电流I，可测出系统正转时的静特性n=f（Id）记入下表：

将给定电压打向“负给定”，合上主电源。逐渐增加给定电压

U，

g

使电机起动、升速，调节

U使电机达到空载转速0n=1400r/min，再调

g

节直流发电机负载电阻，改变负载，在直流电动机空载至额定负载范围，测取6点，读取电机转速n，电机电枢电流I，可测出系统正转时的静特性n=f（Id）记入下表：

分析：双闭环调速系统可以有效克服来自负载的扰动，由表格数据可以看出：当负载电流变化时，转速变化范围很小，可以达到电流紧紧跟随给定电压的目的。 （2）闭环控制特性()g n f U

保持直流发电机负载电阻不变，调节给定电位器，用万用表测量给定电压，记录电压值g U 与电动机转速n ，记入下表：

分析：给定电压变化时，转速也跟随变化。通过给定电位器调节的给定电压是整个双闭环调速系统的设定值，该定值控制系统的输出变量——转速紧紧跟随给定电压。

四、结论

双闭环可逆直流脉宽调速系统主要由转速调节器ASR 、电流调节器ACR 、脉宽调制器UPW 、调制波发生器GM 、逻辑延时环节DLD 、基极驱动器GD 、脉宽调制变换器PWM 、瞬时动作的限流保护FA 、直流电动机及其负载等几大部分组成。

其控制过程如下：当给定电压发生变化时，ASR 检测到给定值与反馈的电机转速有偏差，立即改变起输出的控制信号。该信号与TA 反馈回来的电流信号产生偏差，此偏差作为ACR 的输入变量，而产生控制电压C U 。经逻辑延时环节DLD 以及基极驱动器GD ，产生脉冲信

号，改变PWM装置的基极触发角。从而改变了加在电动机的惯性环节上的电压平均值，根据直流电动机调速特点，以达到调速的目的。

当负载变化造成了系统的扰动时，首先电动机转速会受到直接影响，使得反馈回去的表征转速的信号发生变化，随即反馈与给定的偏差不再为零，之后的控制过程类似上面讲述的跟随给定的过程。

五、参考文献

1 童诗白.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社,2002．

2 陈伯时.电力拖动自动控制系统—运动控制系统.北京:机械工业出

版社,2003.

3 齐卫红.过程控制系统.北京:电子工业出版社,2011.

4 王兆安黄俊.电力电子技术.北京:机械工业出版社,2000.

5 汤蕴璆电机学.北京:机械工业出版社,2008.

实验二绕线式异步电动机串级调速系统设

计与调试

一、原理图

原理图（图4）

二、接线图

1、主电路接线图：

2、控

主电路接线图（图5）

2、控制电路接线图：

控制电路接线图（图六）

三、机械特性测定与分析

1、开环系统工作机械特性：

按主电路接线图图五和控制电路接线图图六接线，但断开控制箱上ASR“3”脚至

U的连接线，将给定电压g U直接加到ct U，且g U调

ct

零。闭合直流电机励磁电源开关，缓慢调节给定电压Ug，使电动机空载转速达到最高，调节直流发电机负载电阻，在空载至指定负载的范围内测取6点，读取直流发电机输出电压U，逆变电压Ud，逆变电流

I以及被测电动机转速n，记入下表：

d

n（r/min）1300 1250 1200 1180 1120 1000

I（A）0.94 1.02 1.10 1.15 1.21 1.4 d

分析：由表中数据可知，当直接把给定电压信号加在

U端，该系

ct

统属于开环系统，其唯一特点是电动机的转速能够跟随给定电压的变化而变化，给定电压减小，转速随之下降。

2、双闭环串级调速系统静特性:

调节给定电压，使电动机空载转速

n=1300r/min，保持给定不变

Ug=3.67V，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取6点，读取直流发电机输出电压U，逆变电压Ud，逆变电流

I以及

d

被测电动机转速n，记入下表：

分析：由上表数据可知，双闭环串级调速系统在负载发生变化时，能够通过反馈调节将转速稳定在给定值附近，从而克服扰动，保证正常工作状态。

四、结论

双闭环三相异步电动机串级调速系统的组成与上一实验中的直流脉宽调速系统类似，只是调节的是交流电机的转速。绕线式异步电动机串级调速，是在转子回路引入附加电动势进行调速。是将转子三相电动势经不控整流得到一个直流电压，再由有源逆变电路回馈电