控制工程专业双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验实验报告

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1、实验名称：双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验实验目的：(1)了解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)掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。(3)研究调节器参数对系统动态性能的影响。实验仪器设备：1DJK01电源控制屏；2DJK02晶闸管主电路；3DJK021三相晶闸管触发电路；4DJK04电机调速控制实验；5DJK08可调电阻、电容箱；6DD032电机导轨、测速发电机及转速表；7DJ13-1直流发电机；8DJ15直流并励电动机；9D42三项可调电阻；10万用表和示波器。实验原理：双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调

2、速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响。系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制amin和bmin的目的。当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。方案设计及参数计算：双闭环

3、晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响。系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制amin和bmin的目的。当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最

4、后稳定运行在略低于给定转速的数值上。实验内容及操作步骤：1.调节器的调零将DJK04中“调节器I”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K接到“调节器I”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“调节器I”成为P (比例)调节器。用万用表的毫伏档测量调节器I的“7”端的输出，调节面板上的调零电位器RP3，使之电压尽可能接近于零。将DJK04中“调节器II”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接到“调节器II”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“调节器II”成为P（比例）调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II的“11”端，调节面板上的调零电位

5、器RP3，使之输出电压尽可能接近于零。2.调节器正、负限幅值的调整把“调节器I”的“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调节器成为PI (比例积分)调节器，将“调节器I”所有输入端的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到调节器I的“3”端，当加+1V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V，当调节器输入端加-1V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压为+6V。把“调节器II”的“9”、“10”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“9”、“10”两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将“调节

6、器II”的所有输入端的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到调节器II的“4”端。当加+1V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V；当调节器输入端加-1V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压为+6V。3开环外特性的测定DJK02-1控制电压Uct由DJK04上的给定输出Ug直接接入，“三相全控整流”电路接电动机，Ld用DJK02上的200mH，直流发电机接负载电阻R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。按下启动按钮，先接通励磁电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压Ug，使电机启动升速，转速到达1200rpm。大负载(即减小负载电阻R阻值)，使得电动机电流

7、Id=Ied，可测出该系统的开环外特性n =f（Id）。4.系统静特性测试DJK04的给定电压Ug输出为正给定，转速反馈电压为负电压，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上的200mH，负载电阻放在最大值，给定的输出调到零。将“调节器I”、“调节器II”都接成P（比例）调节器后，接入系统，形成双闭环不可逆系统，按下启动按钮，接通励磁电源，增加给定，观察系统能否正常运行，确认整个系统的接线正确无误后，将“调节器I”，“调节器II”均恢复成PI（比例积分）调节器，构成实验系统。(1)机械特性n =f(Id)的测定A.发电机先空载，从零开始逐渐调大给定电压Ug，使电动机转速接近n=l200rpm

8、，然后接入发电机负载电阻R，逐渐改变负载电阻，直至Id=Ied，即可测出系统静态特性曲线n =f(Id)。B.降低Ug，再测试n=800rpm时的静态特性曲线。(2)闭环控制系统n=f(Ug)的测定，调节Ug及R，使Id=Ied、n= l200rpm，逐渐降低Ug，记录Ug和n，即可测出闭环控制特性n = f(Ug)实验数据及结果：系统的开环外特性n =f（Id）n（rpm）1216121012001189118211751172Id（A）0.80.840.860.9411.041.06电动机转速接近n=l200rpm，系统静态特性n =f(Id)n（rpm）12001199119711961

9、19511941192Id（A）0.990.950.910.890.870.840.79电动机转速接近n=800rpm，静态特性n =f(Id)n（rpm）803806807808809811812Id（A）10.910.840.70.640.60.55闭环控制特性n = f(Ug)n（rpm）12071025901815656432119Ug（V）4.123.763.523.252.912.461.75结果分析：由实验数据可知，开环系统的静差率S=3.6%（ =1200），相对应的闭环系统的静差率S=0.67%( =1200)和S=0.1%（ =800），可见系统的静差率减少了不少，在同样的

10、负载下，闭环系统的转速降落明显低于开环系统，因此，闭环系统的机械特性硬很多，系统转速的相对稳定度也提高了不少。此外，由闭环控制特性曲线可知，闭环系统有较宽的调速范围，D=10.1，而且调解过程中响应迅速。综上，闭环调速系统可以获得比开环调速系统机械特性硬的多的稳定特性，在静差率小很多的前提下，有较宽的调速范围，获得了十分理想的控制效果。实验心得：通过此次实验，我熟悉了试验台的各个模块以及调试方法；了解了双闭环不可逆直流调速系统的原理、调试步骤和方法；掌握了ACR和ASR调节器的参数调节方法，对闭环调速系统有了更深一步的认识,同时还增强了我的动手操作能力，培养了实验兴趣，巩固了课本知识。实验成绩：