运动控制系统实验(2) - 图文(5)

系 统 GD2=0.088Kgm2、KS=70、α=0.007V/r/min、β=4.55。 调节器输入电阻R0=20K、速度给定Ugn=5V、电流给定Ugi=5V。

要求：稳态指标 无静差；动态指标 电流超调量σI%≤5%;空载启动到额定转速时的转 速超调量σn%≤10%。

计算该实验系统ASR和ACR的比例R和积分I的数据。 8.实验体会。

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实验四 逻辑无环流直流可逆调速系统实验

一、实验目的

1.熟悉逻辑无环流直流可逆调速系统的原理和构成。 2.了解各控制单元的组成、作用及调试方法。 3.掌握系统的调试方法与步骤。 4.学习系统性能测试方法。

二、预习要求

1.《电力电子技术》课本中，有关三相桥式全控变流器整流与逆变工作状态的内容。 2.《运动控制系统》课本中，第4章4.2的内容。

三、实验线路及系统原理

逻辑无环流直流可逆调速系统的主回路由两组反并联的三相全控整流桥组成，由于没有环流，两组桥之间可省去限制环流的均衡电抗器，电枢回路仅串接了一台平波电控器。控制电路由速度调节器ASR、电流调节器ACR、反号器AR、转矩极性鉴别器DPT、零电流检测器DPZ、逻辑控制器DLC、触发器、电流变换器FBC、速度变换器FBS等组成。图4—1为实验系统原理图。

RC吸收，位于NMCL-331VT1VT3VT5VT4'VT6'VT2'VVT4VT6VT2VT1'VT3'VT5'直流电流表，量程为2A直流电机励磁电源MATG图4-1a 可逆双闭环直流调速系统主回路

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TA1NMCL-33TA2TA3RP1可调电容，位于NMCL-18的下部FBS速度变换器3TG124IZIfCBG给定CA1RP428644756DZS(零速封锁器)31NMCL-312S解除封锁Uct+15V114Ublr图4-1b 可逆双闭环直流调速系统控制回路 正向运转时，速度给定开关S1往上拨，RP1调节正向转速。此时，逻辑控制器DLC的输出端Ub1f为“0”态，Ub1r为“1”。亦即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲封锁。于是，主回路正组桥整流，电机正转。转速反向时，给定开关S1往下拨，给定电压变负，而转速

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反馈也为负，ASR的输出从负变正；电流反馈电压为正，ACR的输出从正变负。由于主回路电流不为零，DLC不动作，为正桥工作，但因ACR输出为负，触发脉冲位于α=150°。故正桥处于逆变状态，回路中电感放出能量，经正桥回馈电网。当电感放完能，电流为零，DLC动作。经10ms的延时，封锁正桥，开通反桥。此时，Ub1f为“1”态，Ub1r为“0”，即正桥触发脉冲封锁，反桥触发脉冲开通。从而，正组桥不工作，反组桥因α=150°而进入逆变状态。电机正向转速的机械能经反桥回馈电网；而后，在转速到零后，反桥从逆变状态转变为整流状态，电机又反向启动运转。在10ms的延时期间，正反两组桥都不通。此时DLC的5端产生一高电平电压输入ACR的2端，在输出端7得到一负电压，该电压将触发脉冲推到α=150°，使得后续桥能以逆变状态投入，电机的机械能回馈电网，实现了电机的再生制动。这是无环流可逆系统的特点。

本实验系统结构复杂，用到的单元多，调试的参数也多，各环节互相关联，缺一不可。本实验要搞清楚的有：1逻辑电路DLC在换向过程中起到什么作用。2换向过程中的延时10ms有何作用。3电机的转速是如何回馈电网的。4后续桥以逆变状态投入有什么好处。这些问题最好能在实验过程中解决。

四、实验设备及仪器

1.教学实验台主控制屏。 2.NMCL-33挂箱。 3.NMEL-03挂箱。 4NMCL-18挂箱。 5.直流电动机M03。

6.电机导轨及光电编码器。 7.双踪示波器。 8.万用表。

五、注意事项

1.控制单元调试时，可不用合主电源。

2.只有在逻辑控制器工作正常后，才可将反组（Ⅱ组）晶闸管桥与电机相连接。 3.不得在未接电流反馈If和零电流检测Iz情况下进行转速换向试验。

4.为防止转速换向时发生电流冲击，可在电枢回路串接一小阻（阻值约15Ω左右，可利用NMEL-04挂箱，将两个90Ω电阻并联）,待换向电流正常后，再逐步短接到零。

六、实验内容

1.控制单元调试。 2.系统调试。 3.系统停机试验。 4.系统转速反向试验。 5.系统静态特性测定。

七、方法与步骤

1.系统连线。

1）按实验3的连线方法：

（1）控制电路，将速度给定G、转速调节器ASR、电流调节器ACR、速度变换器FBS、电流反馈及过流保护FBC+FA、零速封锁器DZS、脉冲放大及脉冲移相控制连接好。

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（2）主电路，将三相交流电源U、V、W、Ⅰ组晶闸管桥、直流电动机、电抗器、励磁电源、直流电流表、直流电压表、交流电压表连接好。

2）本次实验需连的线：

（1）控制电路，转矩极性鉴别器DPT、零电流检测器DPZ、逻辑控制器DLC、Ub1r与系统的连线待单元调试完成后再进行。 （2）主电路，①Ⅱ组晶闸管桥的三相交流电源用三联导线与Ⅰ组桥的交流侧三相电源相连。②Ⅱ组桥的直流侧亦与Ⅰ组桥的直流侧相连。

2.系统调试。

1）转矩极性鉴别器DPT测试。用导线将DPT的1端与给定G的Ug端相连，用万用表的直流电压档测输入端1和输出端2。

（1）给定G的S1往下拨，慢慢调节RP2使-Ug逐渐增大，同时用万用表测输出端2。当2端从-0.6V突跳到+13.5V时，RP2即停止旋转，用万用表测1端的电位（-0.3V左右）。 （2）给定G的S1往上拨，慢慢调节RP1使+Ug逐渐增大，万用表测输出端2。当2端从+13.5V突降至-0.6V时，RP1即停止旋转，测1端的电位（+0.3V左右）。 通过以上两步，得到DPT的环宽约为0.4V～0.6V左右。

2）零电流检测器DPZ测试。用导线将DPZ的1端与给定G的Ug端相连，用万用表分别测1、2两端。

（1）给定G的S1往上拨，慢慢调节RP1使+Ug逐渐增大，用万用表测2端的电位。当2端从+13.5V突降至-0.6V时，RP1即停止旋转，测1端的电压约为0.8V。

（2）反向慢慢调小RP1、即使+Ug逐渐减小，用万用表测2端的电位。当从-0.6V突跳至+13.5V时，RP1即停止转动，测1端的电压约为0.4V左右。 通过以上两步，得到DPZ的环宽约0.4V～0.6V左右。

3）反号器AR测试。将给定G的Ug加于反号器的输入端3（亦即ASR的输出端3），调节RP1使Ug为+5V,调节电位器RP,使输出端9的电压为-5V。反之，在输入端3加-5V,输出端应为+5V。

4）逻辑控制器DLC测试。

（1）连线：①DPT的输出端2与DLC的输入端1相连。②DPT的输入端1与给定G的Ug端相连。③DPZ的输出端2与DLC的输入端2相连④DPZ的输入端1与控制电路的公共端（黑端子）相连。

（2）给定G的S1往下拨，调节RP2使Ug＜0V（-2V左右），用万用表测DPT的2端应为+13V左右，即高电平“1”态，DLC的3端为低电平“0”，DLC的输出端Ub1f电位为零，即开通。DPZ的输出2为高电平“1”，DLC的4端为高电平“1”，DLC的输出端Ub1r的电位为高电平，即关闭。说明转矩为正时，逻辑控制器开通Ⅰ组晶闸管桥，封锁Ⅱ组桥。

（3）给定G的S1往上拨，调节RP1使Ug＞0V(+2V左右)，用万用表测DPT的2端应为低电平“0”，则DLC的3端为高电平“1”态，DLC的输出端Ub1f高电平，即关闭。而DLC的4端为零电位“0”态，DLC的输出端Ub1r低电平而开通。这说明转矩为负时，逻辑控制器封锁Ⅰ组桥，开通Ⅱ组桥。

至此，DLC测试完毕。 3.系统运行。 1）连线。

（1）DPT的1端与ASR的3端相连。 （2）DPZ的1端与FBC+FA的Iz端相连。 （3）DLC的3端与ACR的4端相连，4端与ACR的6端相连，5端与ACR的2端相连。

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