运动控制实验指导书(5)

实验六 转速开环的电压源型异步电动机变频调速系统

元，节省其中一套并无实际意义，故仍采用两套触发单元而不另增设模拟开关。

本实验台虽然同时配备了“逻辑控制”和“逻辑选触控制”两类“逻辑无环流可逆系统”实验电路，用户只需按各自的实际情况和要求选择其中之一。

“逻辑无环流可逆直流调速系统”的正、反向切换，采用数字逻辑控制，具有安全、可靠的优点。但是，由于切换过程中存在着工作组“关断”和待工作组“触发”所需的两段延时时间，造成切换死区。所以正、反向切换的快速性，一般不如有环流可逆系统和错位无环流可逆系统。

五、实验步骤与方法

（一）极性鉴别与逻辑控制器（DLC）的组成与原理

1．“极性鉴别与逻辑控制（DLC）”是“逻辑无环流可逆直流调速系统”的关键部件，如图7－3所示。由图可见，它由“电平变换（DIP）”和“逻辑控制（LCR）” 两部分组成。图中“电平变换（DIP）” 以虚线框内符号表示，具体电路示于图7－4，它是逻辑控制器（LCR）的输入电平转换，它将“转矩极性”和“零电流”“逻辑控制（LCR）” 两个模拟信号输入转换为相应的数字信号输出。部分是逻辑控制器的核心，其电路原理单独画出示于图7－6，它根据“电平变换” 的数字信号输出，实现逻辑运算和判断，并正确送出“开通” 或“封锁” 信号，以控制两组触发单元。

“极性鉴别与逻辑控制（DLC）”《专用控制单元（DS302） 单元的调试可参阅挂箱使用说明》的调试要点，此处不另复述。

图7－3 极性鉴别与逻辑控制（DLC）单元

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2．“极性鉴别与逻辑控制（DLC）”“电 单元的平变换”部分包括“转矩极性检测”和“零电流信号检测”两个基本相同的环节，分别将“转矩极性”和“零电流”两个模拟信号输入转换为相应的数字信号输出。其电路结构与原理如图7－4所示，回环特性如图7－5所示。

图7－4 电平变换电路的结构与原理 图7－5 电平变换单

元的回环特性 图7－4的上半部分是转矩极性检测电路，其

输入取自 ASR 的输出U *i ，即转矩极性模拟信号。输出为数字信号UT，送至逻辑控制电路（图7－6）。转矩极性检测电路的回环特性示于图 7－5 a）。

图7－4的下半部分是零电流检测电路，其输入为零电流模拟信号Ui0。输出是数字信号UI，也送至逻辑控制电路，其回环特性示于图 7－5b）。

由图7－4、图7－5不难看出，转矩极性检测和零电流信号检测两个环节的区别，仅在于其偏置值和回环宽度的整定不同。电平变换单元设置回环特性是为了提高检测系统的抗干扰能力。

3．“极性鉴别与逻辑控制（DLC）” 单元的“逻辑控制”部分由数字逻辑电路组成，其电路结构如图7－6 所示，它包括“逻辑判断、延时电路、多 1 保护” 等环节，并设置有两组推β环节。其中，UβI 、UβII 输出端主要用于采用两个ACR 的“逻辑无环流可逆系统” ，“推β” 输出端用于只有一个ACR 的“逻辑选触无环流可逆系统” 。系统的两段切换延时时间分别由电位器 RPL1、RPL2 和电容 C1、C2 组成，其中 RPL1、C1 组成“关断延时” 、RPL2、C2 组成“触发延时”（实际为关断和触发延时时间之和）。

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图7－6 逻辑控制器（LCR）的电路结构 4．电平变换电路的回环宽度和偏置以及逻辑控制电路的两段延时时间等参数，产品出厂时已按标准设计整定，轻易无须变更。确需重新调整时，应从挂箱内部的相应印制板电路上进行。

（二）基本参数的整定

1．采用“逻辑控制”的无环流可逆直流调速系统按附图1－7A接线，采用“逻辑选触控制”的无环流可逆直流调速系统按附图1－7B接线。无论采用何者，主电路按反并联接线，整流装置输出接电动机负载，主电路接直流电流、电压表（图中未画出）和电抗器L1（含于图中Ld，只要电感量足够，无须另增L1）；闭合右下面板的发电机、电动机励磁开关，整定至额定励磁电流；分断负载开关SG，将负载电阻RG调至最大；调节器ASR（D304）和ACR（ID305）按实验二的优化参数设置为 PI 调节器（采用图7－1A接线时，ACR II（D306）的结构和参数与ACR I 完全相同），并确保它们的给定和反馈极性的正确合理，同时将转速和电流反馈系数α、β调至最大；给定单元的极性开关S1、阶跃开关S2拨向上方，“状态切换”置“直流”档。

2．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，确认无异常后闭合控制开关，并开始以下步骤。

3．按常规整定ASR和ACR的输出限幅，尤其ACR I （以及ACR II ）的输出限幅（±Uctm＝±￣Uctm）严格按限制αmin＝β

min＝30

整定。

4．按实验五相同的方法整定两个触发单元，确保反相器AR（D311）的比例系数kP＝－1且具有良好的线性度，两组触发特性严格对称且确保α＝β，并将系统的零位整定于90°，即当Uct＝￣Uct＝0时整定使α＝β＝90°。

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5．将“D301”单元的转速给定 U *n设定为零；暂时断开转速负反馈接线Un改为直接接地）（将ASR的Un输入端由引自转速变换单元的输出￣。

6．将 ASR暂时改接为1:1的比例调节器；闭合负载开关SG，经检查无误后闭合主电路。

7．缓慢增加给定至U*n＝2／3U*im恒定（设电流过载倍数 λ＝1.5 ，若 λ不同，系数应随之变更），系统稳定后，同时调整（减小）电流反馈和负载电阻RG，直至n＝nnom、Id＝Idnom；调整完毕，锁定反馈系数β并减少给定至U*n＝0，电机停止后，分断主电路和负载开关SG。

8．恢复转速调节器的负反馈接线（恢复ASR的Un输入端由BS单元的输Un引入，并恢复其为 PI 调节器）出￣，经检查无误后闭合主电路；增加给定至U*n＝U*nom，调整（减小）转速反馈直至转速n＝nnom ，锁定反馈系数α。调整完毕，缓慢减少给定至U*n＝0，电机停止后，切除主电路。

步骤5、6、7、8除将“D301”单元的转速给定U *n设定为零外，ASR、ACR及其反馈系数的调试要点和方法同实验二，实验前由实验室调试完成为宜） （三）逻辑控制器（DLC）的电平测试

1．分别以（D301）单元的输出 U*n1模拟“转矩极性”信号（用极性开关S1切换转矩极性）、（D309）单元的输出＋Uic模拟“零电流”信号（由切换开关模拟电流有、无）。为此，将“极性鉴别与逻辑控制（D312）”单元的转矩输入端U *i由引自ASR（D304）的输出端U *i改由（D301）单元的输出 U*n1引入，将其零电流输入端Ui0由引自“交流电流变换（Bi）”（D309） 单元的输出Ui0改由单元的输出＋Uic。“D401” （绝对值变换器）单元的上输入端子 U i n 连接，将以此模拟“零电流” 信号输入U *i。

2．通过切换（D301）单元的极性开关S1和（D309）单元的切换开关依次模拟“①正向转矩、无电流” 、“②正向转矩、有电流” 、“③反向转矩、有电流” 、“④反向转矩、无电流” 、“⑤反向转矩、有电流” 、“⑥零转矩、有电流” 、“⑦零转矩、零电流” 七种不同情况，并用电平测试笔或万用表依次测量逻辑控制器（DLC）的A1、A2、B1、B2、D1、D2、E1、E2、F1、F2、Uβ 各点电位及“运行指示灯”的状态（亮者为工作组）记录于表7－1。

3．分析、检查表7－1各点电位的变化及“运行指示灯” 的状态，是否正确？如果有误则检查接线及测试过程，直至正确。

4．测试完毕，按附图1－7A或附图1－7B恢复正常接线，即将“极性鉴别与逻辑控制（D312）”单元的转矩输入端U *i恢复由ASR（D304）的输出端U *i 引入，将零电流输入端Ui0恢复由“交流电流变换（Bi）” 单元的输出Ui0引入。

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（四）逻辑无环流可逆直流调速系统的动态过程

1．暂且拔除“推β”连接线，闭合主电路。正向阶跃起动电动机至额定转速，同时由双踪示波器观察转速和电流的过渡过程曲线。

表7－1 逻辑控制器（DLC）的运行状态 序号 电平检测 转 矩 正 电 流 无 组 别 I II I II I II I II I II I II I II 状 态 指示灯 A B D E F U β 1 2 正 有 3 反 有 4 反 无 5 反 有 6 0 有 7 注 0 0 电平： 1 — 高 、 0 — 低； 状态指示灯：亮 — 开通 、 灭 — 封锁 2．直接反向阶跃起动电动机至反向额定转速，同时由双踪示波器观察转速和电流的过渡过程曲线。

3．再次直接反向阶跃起动电动机至正向额定转速，同时由双踪示波器观察转速和电流的过渡过程曲线，并认真临模于图7－7 （注意观察、临模切换过程

2 23 2 －DS 型电环气流控可制系综合实验系台统 2 直速系统换实（验指 β图77 — 逻辑无逆统直流调速的正流、调反向切无南推 II ）

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