电力拖动运动控制系统课程设计

哈尔滨理工大学荣成学院电机运动控制课程设计实验报告班级：自动化姓名:学号：日期：2012年12月23日2实验一双闭环可逆直流脉宽调速系统一.实验目的1.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。2.热悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。3.熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。4.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。二。实验内容1。PWM控制器SG3525性能测试。2.控制单元调试。3.系统开环调试。4.系统闭环调试5.系统稳态、动态特性测试。6.H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。三.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.NMCL-31组件3.NMCL-10A组件4.MEL-03A组件5.NMC-18组件:36.电机导轨及测速发电机(或光电编码器)、直流发电机MO17,直流电动机MO38.双踪示波器(自备)9.万用表(自备)四、原理图MTG+_+UnR0R0Ufn_+_+RnCnASRUiR0R0+UfiRiCiACR_++UcGTV+_RP2+_UdIdLMLM+_图2－1双闭环调速系统电路原理图五.接线图1、SG3525性能测试:按下S1琴键开关，(1)用示波器观察UPW的“1”端的电压波形，记录波形的周期和幅值。(2)用示波器观察UPW的“2”端的电压波形，调节UPW的RP电位器，使方波的占空比为50%。2、控制电路的调试逻辑延时时间的测试在上述实验的基础上，分别将正副给定均4调到零，连接UPW的“2”端和DLD的“1”端，用示波器观察“DLD”的“1”和“2”端的输出波形，并记录延时时间td。接线图13、开环系统调试主回路按图1-1接线，控制回路可参考图1-2，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，并将UPW“2”端和DLD“1”端相连，驱动电路的G1、G2、G3、G4相连。(1）电流反馈系数的调试a.将正、负给定均调到零，合上主控制屏电源开关，接通直流电机励磁电源。b.调节正给定，电机开始起动直至达1500r/min。c.给电动机拖加负载，即逐渐减小发电机负载电阻，直至电动机的电5枢电流为1A。d.调节“FBA”的电流反馈电位器，用万用表测量“8”端电压达2V左右。（2）速度反馈系数的调试在上述实验的基础上，再次调节电机转速为1400r/min，调节NMCL-31A的“FBS”电位器，使速度反馈电压为5V左右。（3）系统开环机械特性的测定参照速度反馈系数调试的方法，使电机转速达1400r/min，改变直流发电机负载电阻Rd，在空载至额定负载范围内测取7~8个点，记录相应的转速n和直流电动机电流id。调节给定，使n=1000r/min和n=500r/min，作同样的记录，可得到电机在中速和低速时的机械特性。断开主电源，NMCL-31的S1开关拨向“负给定”，然后按照以上方法，测出系统的反向机械特性。4、闭环系统调试控制回路可按图1-2接线，将ASR、ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。(1)速度调节器的调试a反馈电位器RP3逆时针旋转到底，使放大倍数最小；b“5”、“6”端接入可调电容器，预置5~7µF；c调节RP1、RP2使输出限幅为±2V。(2)电流调节器的调试6a反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小；b“5”、“6”端接入可调电容器，预置5~7µF；cNMCL-31的S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，调整NMCL-31的RP1电位器，使ACR输出正饱和，调整ACR的正限幅电位器RP1，用示波器观察NMCL-10A的DLD“2”的脉冲，不可移出范围。S1开关打向下至“负给定”，调整NMCL-31的RP2电位器，使ACR输出负饱和，调整ACR的负限幅电位器RP2，用示波器观察NMCL-10A的DLD“2”的脉冲，不可移出范围。5、系统静特性测试（1）机械特性n=f(Id)的测定NMCL-31的S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，逆时针调整NMCL-31的RP1电位器到底。合上主电路电源，调节调压器旋钮，使Uuv、Uvw、Uwu为220V，逐渐增加给定电压Ug，使电机起动、升速，调节Ug使电机空载转速n0=1500r/min，再调节直流发电机的负载电阻RG，改变负载，在直流发电机空载至额定负载范围，测取7~8点，读取电机转速n，电机电枢电流Id，可测出系统正转时的静特性曲线n=f(Id)。断开主电源，S1开关打向下至“负给定”，逆时针调整NMCL-31的RP2电位器到底。合上主电路电源，逐渐增加给定电压Ug，使电机起动、升速，调节Ug使电机空载转速n0=1500r/min，再调节直流发电机的负载电阻RG，改变负载，在直流发电机空载至额定负载范围，测取7~8点，读7取电机转速n，电机电枢电流Id，可测出系统反转时的静特性曲线n=f(Id)。(1)闭环控制特性n=f(Ug)的测定S1开关扳向上，调节NMCL-31A给定电位器RP1,记录给定输出Ug和电动机转速n，即可测出闭环控制特性n=(Ug)接线图2六、机械特性测定与分析UPW的“1”端波形8UPW的“2”端波形“DLD”的“1”和“2”端的输出波形n=1400r/minn(r/min)1518151014971484147514631452id(A)0.450.500.550.600.650.700.759n=1000r/minn(r/min)1000986974964955937929id(A)0.350.400.450.500.550.600.65n=500r/minn(r/min)500491482469454446437id(A)0.200.250.300.350.400.450.50正转时的静特性曲线n=f(Id)n(r/min)10001000100010001000I(A)0.50.450.40.350.3反转时的静特性曲线n=f(Id)n(r/min)10001000100010001000I(A)—0.5—0.45—0.4—0.35—0.3闭环控制特性n=(Ug)n(r/min)100077551012301450Ug（V）21.512.53七、心得体会脉冲宽度调制PWM，就是指保持开关周期T不变，调节开关导通时间t对脉冲的宽度进行调制的技术。PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术等领域最广泛应用的控制方式。在进行设计之前，我参考了一些资料，通过对这些设计方案来开拓自己的思路。10课程设计在很大程度上实现的动手与动脑，理论与实际的相互结合，很好地实现了从书本到实际操作的一个过渡。该系统调速精度与调速范围要求不是很高。但与传统的晶闸管可控调整系统相比，它具有调速范围宽、快速性能好、功率因数高、结构简单等优点，使之以广泛应用于各行各业的直流调速系统中。通过本次设计以便积累一些经验对我们以后课程设计奠定基础。八.考参文献1.《模拟电子技术基础》．童诗白．北京：高等教育出版社，2002．2.《电力拖动自动控制系统》陈伯时3.《电力电子技术》孙树朴李明王勉华4.《电力拖动自动控制系统习题集》童福尧11实验二逻辑无环流可逆直流调速系统一。实验目的1.了解并热悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。2.掌握各控制单元的原理,作用及调试方法。3.掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。4.了解逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。二。实验内容1.控制单元调试。2。系统调试。3.正反转机械特性的测定。4.正反转闭环控制特性的测定。5.系统的动态特性的观察。三.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.NMCL-33组件3.MEL-O3A组件4,NMCL-18组件5.电机导轨及测速发电机(或光电编码器)、直流发电机MO17,直流电动机MO38.双踪示波器(自备)9.万用表(自备)12四.原理图五.接线图1、按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（3）将控制一组桥触发脉冲通断的六个直键开关弹出，用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。（4）将Ublr接地,可观察反桥晶闸管的触发脉冲。（5）用万用表检查Ublf，Ublr的电压，一为高电平，一为低电平，不13能同为低电平。接线图12、控制单元调试（1）调试FBS，ASR，ACRa系统开环，即给定电压Ug直接接至Uct，Ug作为输入给定，逐渐加正给定，当转速n=1500r/min时，调节FBS（速度变换器）中速度反馈电位器RP，使速度反馈电压为+5V左右，计算速度反馈系数。b速度反馈极性判断：系统中接入ASR构成转速单闭环系统，即给定电压Ug接至ASR的第2端，ASR的第3端接至Uct。调节Ug（Ug为负电压），若稍加给定，电机转速即达到最高速且调节Ug不可控，则表明单闭环系统速度反馈极性有误。但若接成转速—电流双闭环系统，由于给定极性改变，故速度反馈极性可不变。14c将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。ASR的调试：反馈电位器RP3逆时针旋转到底，使放大倍数最小“5”、“6”端接入可调电容，预置5～7μF；调节RP1、RP2使输出限幅为±5V。(2)调试AR，DPT，DPZDPT调节：测定转矩极性鉴别器DPT的环宽，要求环宽为0.4－0.6V，记录高电平值，调节RP1使环宽对称纵坐标。实际接线图具体调节方法:a调节正给定Ug，使DPT的“1”脚得到约0.3V电压，调节电位器15RP1，使“2”端输出从“1”变为“0”。b调节负给定，从0V起调，当DPT的“2”端从“0”变为“1”时，检测DPT的“1”端应为-0.3V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等.DPZ调节：测定零电流检测器DPZ的环宽，要求环宽为0.4－0.6V，调节RP1使16回环向纵坐标右侧偏离0.1－0.2V。具体调节方法：a调节给定Ug，使DPZ的“1”端为0.7V左右，调整电位器RP1，使“2”端输出从“1”变为“0”；b减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.1～0.2V范围内，否则应继续调整电位器RP1。AR调节：测定输入输出比例，输入端加+5V电压，调节RP，使输出端为—5V。（3）调节ASR,ACR的串联积分电容，使系统正常，稳定运行。六、机械特性测定与分析测试逻辑功能，其真值表为：输入UM110001UI100100输出UZ(Ublf)000111UF(Ublf)111000电动机转动状态：当Ug为正给定时，电机正转；负给定时，电机反转。七．心得体会通过本次课程设计，我了解了双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理；了解了逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成，对各17部件的控制与应用有了更加的认识与熟练。在很大程度上锻炼了我们的动手能力，实现了理论与实践的相互结合，在学习课本理论知识的基础上加之实际操作，很好的将课本上的知识理解消化。这次课程设计，让我认识到实践的重要性，通过锻炼也使我的知识变的更加扎实，对以后的学习打下了坚实的基础。五、参考文献1.《模拟电子技术基础》．童诗白．北京：高等教育出版社，2002．2.《电力拖动自动控制系统》陈伯时3.《电力电子技术》孙树朴李明王勉华4.《电力拖动自动控制系统习题集》童福尧5.《自动控制理论》．夏得砛，翁贻方第2版．机械工业出版社，2007