电力拖动制动控制系统

-1-电气工程及其自动化专业实验实验名称：不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究实验报告书科目：电力拖动自动控制系统专业：电气工程及其自动化班级：05111001学号：0511100110姓名：陈祥杰重庆邮电大学移通学院2013年6月-2-实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一．实验目的1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。3．学习反馈控制系统的调试技术。二．预习要求1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。三．实验线路及原理四．实验设备及仪表1．MCL系列教学实验台主控制屏。2．MCL—31A组件（适合MCL—Ⅲ）。3．MCL—33(A)组件4．MEL-11挂箱MEL-11主控制屏输出VT2VT6VT4+15V37.567.5MCL18G(给定)VS2S2RPRP1RP2FBS(速度变换器)+15V-15V120V负给定S1RP1RP2S1-+给定正给定RP34ASR(转速调节器)712RP3RP4586+15V-4RP13解除7.6给定电压显示DZS(零速封锁器)6.01S22封锁1&-15V低压电源3+15V-15V+15V7.6MCL33(MCL53)+15V7.67.60V-15VUct移相控制电压偏移电压电源输入低压直流Ublf脉冲放大控制UbUblrVT3VT1VT5V控制和检测单元及过流过压保护UL1-15V+RP2FBC+FA(电流反馈及过流过压保护)RP1RP2RP4RP3WVL2L3TA1TA2TA3RP1IZIfU过流SB1过压SB2图6-7VWFBS:2100mHICM50mHRL700mH200mHFBS:1TGG-3-5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件）。7．直流电动机M03。8．双踪示波器。五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流励磁。2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1即可正常工作。6．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。7．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。8．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。9．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。六．实验内容1．移相触发电路的调试（主电路未通电）（a）用示波器观察MCL—33的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V～2V的双脉冲。（b）触发电路输出脉冲应在30°～90°范围内可调。可通过对偏移电压调节单位器及ASR输出电压的调整实现。例如：使ASR输出为0V，调节偏移电压，实现α=90°；再保持偏移电压不变，调节ASR的限幅电位器RP1，使α=30°。2．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。a．断开ASR的“3”至Uct的连接线，G（给定）直接加至Uct，且Ug调至零，直流电机励磁电源开关闭合。b．合上主控制屏的绿色按钮开关，使Uuv、Uvw、Uwu=200V。-4-c．调节给定电压Ug，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节测直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。id（A）0.10.40.450.50.60.70.81.1Ud（V）226224222220215210206196n（r/min）150012941289128312681230120811303．带转速负反馈有静差工作的系统静特性a．断开G（给定）和Uct的连接线，ASR的输出接至Uct，把ASR的“5”、“6”点短接。b．合上主控制屏的绿色按钮开关，调节Uuv，Uvw，Uwu为220伏。c．调节给定电压Ug至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器RP3，使电机稳定运行。调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取7～8点，读取Ud、id、n。id（A）0.10.40.450.50.60.70.81.1Ud（V）227218225218220220220221n（r/min）150014001390138013651344133113204．测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性a．断开ASR的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接MEL—11电容器，可预置7μF，使ASR成为PI（比例—积分）调节器。b．调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500转/分。在额定至空载范围内测取7～8个点。id（A）0.10.450.50.60.70.81.01.1-5-Ud（V）230235237241244246248250n（r/min）14931490149014911491149014921493七．实验报告绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。根据测得的数据绘制上图。图中的三条曲线由上到下分别是转速负反馈无静差静特性曲线、转速负反馈有静差静特性曲线、开环静特性曲线。（1）从图中可以明显看出，系统开环工作时，机械特性较软，随着负载的增大，转速明显下降。理论上，开环工作时，直流电机转速方程：其中易知，转速n与电流I为线性关系，且转速n随I的增大而减小。可见，实验结果与理论预期相符。（2）闭环有静差工作时，由图可知，随着负载增大，转速降低，但比开环时转速spAKKKkkaeaenAnnIKRKUKn0*-6-降低的要小一些。理论上，闭环工作时加入了反馈环节，系统结构变为如下转速方程变为：其中可见，在相同的空载转速下，闭环系统的转速降是开环系统的K11,实验结果与理论预期相符。（3）闭环无静差工作时，从实验所得的图像上已看不出转速的变化。理论上，因加入积分负反馈环节，故而系统结构图变为当且仅当0U，PI调节器输出不变（稳态），ctU达到稳态，导致dU达到稳态，转速n达到稳态。即无论负载LT如何变化，始终有：可见实验结果与理论预期相符。八．思考题1．系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器ASR各工作在什么状态？实验时应如何接线？espKKKK/bbaeaenAnnIKKRKKUKn0*)1()1(*nU+—nUUPKctUsKdU+—aaIR1/eKn*nU+—nUUsKdU+—1/eKnaaIRctU**0/nnnUUUnnU-7-答：开环时，ASR不用接入控制回路，给定信号直接作为脉冲移相控制器的输入，此时ASR工作于闲置状态。有静差闭环时，ASR相当于一个比例调节器，工作于放大状态。实验时按图4-7连线，同时短接“5”、“6”两点。无静差闭环时，ASR相当于一个比例积分调节器，工作于不饱和状态。实验时按图4-7连线，同时“5”、“6”两点间接电容。2．要得到相同的空载转速n0，亦即要得到整流装置相同的输出电压U，对于有反馈与无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？答：有反馈时给定电压要大些。无反馈时：有反馈时：令clopnn00，则**)1(nopnclUKUK0，则**nopnclUU3．在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速n0，转速反馈的强度对Ug有什么影响？为什么？答：转速反馈的强度越强，给定电压Ug就越大。由)1(/*0KKUKnegA和espKKKK/，得：当转速反馈强度增大，K就增大，为了使on不变，给定电压Ug必须增大。4．如何确定转速反馈的极性与把转速反馈正确地接入系统中？又如何调节转速反馈的强度，在线路中调节什么元件能实现？答：因转速调节器ASR的输入、输出端符号相反，欲使输出为正，则输入nUUUg需为负。故给定电压Ug采用负给定的形式，而nU则从FBS的“3”直接接到ASR的“1”。利用转速变换器FBS可以调节转速反馈的强度，具体到线路中通过调节电位器RP来实现。九.实验感想通过这次实验，对电力拖动制动控制系统有了一个全面的认识，加深了对课本知识的理解。在实践中，提高了我们的动手能力，在没有做实验以前，我们只是掌握了理论知识。这次实验，总的来说有很大的收获。enopAopKUKn*0)1(*0KKUKnenclAcl