自動控制系統實驗指導書

2022-05-23 21:30:06 字數 4723 閱讀 5109

實驗一 v-m系統環節特性的測定日期:11月27日

一、實驗目的

(1)熟悉閘流體直流調速系統的組成及其基本結構;

(2)掌握閘流體直流調速系統反饋環節測定方法。

二、實驗原理

閘流體直流調速系統由整流變壓器、閘流體整流調速裝置、平波電抗器、電動機-發電機組等組成。

在本實驗中,整流裝置的主電路為三相橋式電路,控制電路可直接由給定電壓作為觸發器的移相控制電壓,改變的大小即可改變控制角,從而獲得可調的直流電壓,以滿足實驗要求。

實驗系統原理圖

三、主要實驗裝置

djk01電源控制屏、djk02閘流體主電路、djk02-1三相閘流體觸發電路、djk04電機調速控制、djk10變壓器實驗、dd03-2電機導軌、測速發電機及轉速表、dj13-1直流發電機、dj15直流並勵電動機、d42三相可調電阻、示波器、萬用表,導線若干。

四、實驗內容

將電動機加額定勵磁,使其空載執行,逐漸增加控制電壓(),分別讀取對應的、、、的數值若干組,即可得到閘流體觸發及整流特性及測速發電機特性,由或曲線可求得閘流體整流裝置的放大倍數曲線,求可由公式求得。

將資料記錄於下表,並繪出、、三條曲線:

五、實驗結果

1.作出實驗所得的各種曲線,計算有關引數。

2.由特性,分析閘流體裝置的非線性現象。

實驗三單閉環有靜差調速系統日期:11月27日

一、實驗目的

(1)了解單閉環直流調速系統的原理、組成及各主要單元部件的原理;

(2)掌握閘流體直流調速系統的基本特性;

(3)認識閉環反饋系統的基本特性。

二、實驗原理

轉速單閉環實驗是將反映轉速變化的電壓訊號作為反饋訊號,經「轉速變換」後接到「速度調節器」的輸入端,與「給定」的電壓相比較經方法後,得到移相控制電壓,控制整流橋的「觸發電路」,觸發脈衝經功放後加到閘流體的門極和陰極之間,以改變「三相全控整流」的輸出電壓,這就構成了速度負反饋閉環系統。

轉速單閉環系統原理圖

三、主要實驗裝置

djk01電源控制屏、djk02閘流體主電路、djk02-1三相閘流體觸發電路、djk04電機調速控制、djk08可調電阻電容箱、dd03-2電機導軌、測速發電機及轉速表、dj13-1直流發電機、dj15直流並勵電動機、d42三相可調電阻、示波器、萬用表,導線若干。

四、實驗內容

1.不變時的直流電機開環外特性的測定

①按接線圖分別將主迴路和控制迴路接好線。djk02-1上的移相控制電壓uct由djk04上的「給定」輸出ug直接接入,直流發電機接負載電阻r,ld用djk02上200mh,將給定的輸出調到零。

②先閉合勵磁電源開關,按下djk01「電源控制屏」啟動按鈕,使主電路輸出三相交流電源,然後從零開始逐漸增加「給定」電壓ug,使電動機慢慢啟動並使轉速 n 達到1200rpm。

③改變負載電阻r的阻值,使電機的電樞電流從ied直至空載。即可測出在uct不變時的直流電動機開環外特性n = f(id)。通過調節r和ug,將電動機轉速調為1200rpm,電樞電流調為1.

2a(額定值),隨後保持uct不變,逐漸增大r,電樞電流將下降,轉速上公升,每調節一次記錄資料於下表。

2. ud不變時直流電機開環外特性的測定

①控制電壓uct由djk04的「給定」ug直接接入,直流發電機接負載電阻r,ld用djk02上200mh,將給定的輸出調到零。

②按下djk01「電源控制屏」啟動按鈕,然後從零開始逐漸增加給定電壓ug,使電動機啟動並達到1200rpm。

③改變負載電阻r,使電機的電樞電流從ied直至空載。用電壓表監視三相全控整流輸出的直流電壓ud,保持ud不變(通過不斷的調節djk04上「給定」電壓ug來實現),測出在ud不變時直流電動機的開環外特性n =f(id),改變r和ug,將電動機轉速調為1200rpm,電樞電流調為1.2a(額定值),隨後保持ud不變,逐漸增大r,每改變一次r值,記錄資料於並記錄於下表中。

3. 轉速單閉環直流調速系統

①轉速反饋係數的整定

ug接uct,ld用djk02上200mh,調節ug為0,加勵磁、起動,從零開始逐漸調大「給定」電壓ug,使電動機的轉速接近n=l500rpm。調「速度變換」單元上的rp1,使得該轉速時,1、3端電壓ufn=6v,則2、3端電壓為1.3v,。

②將給定輸出ug接速度調節器3端,「速度變換」輸出接「速度調節器」2端,速度調節器輸出usc接uct,此時轉速反饋應為正電壓,發電機接r,調ug為零。

③發電機先輕載,ug從0v調起,使n=l200rpm.

④調節r,使id由小到大,直至id=ied,測出id、n,即可測出系統靜態特性曲線n =f(id)。並記錄資料於下表。

五、實驗結果

(1)根據實驗資料,畫出uct不變時直流電動機開環機械特性。

(2)根據實驗資料,畫出ud不變時直流電動機開環機械特性。

(3)根據實驗資料,畫出轉速單閉環直流調速系統的機械特性。

(4)比較以上各種機械特性,並做出解釋。

實驗四雙閉環無靜差不可逆調速系統日期:11月27日

一、實驗目的

(1)了解雙閉環不可逆直流調速系統的原理、組成;

(2)掌握雙閉環不可逆直流調速系統的除錯步驟、方法及引數的整定。

二、實驗原理

雙閉環直流調速系統是由電流和轉速兩個調節器進行綜合調節,可獲得良好的靜\動態效能(兩個調節器均採用pi調節器),由於調整系統的主要引數為轉速,故將轉速換作為主環放在外面,電流環作為副環放在裡面,這樣可以抑制電網擾動對轉速的影響,從而實現比較理想的調速效果。

轉速電流雙閉環系統原理圖

三、主要實驗裝置

djk01電源控制屏、djk02閘流體主電路、djk02-1三相閘流體觸發電路、djk04電機調速控制、djk08可調電阻電容箱變壓器實驗、dd03-2電機導軌、測速發電機及轉速表、dj13-1直流發電機、dj15直流並勵電動機、d42三相可調電阻、示波器、萬用表,導線若干。

四、實驗內容

1.速度調節器除錯

①速度調節器調零

將速度調節器所有輸入端端接並接地,用萬用表毫伏檔測其輸出,調節本單元的電位器rp1,將輸出調為零。

②在速度調節器3端輸入+5v,調節本單元電位器rp3,將輸出調為-6v。

2.電流調節器除錯

①電流調節器調零

將電流調節器所有輸入端短接接地,用萬用表毫伏檔測其輸出,調節本單元的電位器rp4,將輸出調為零。

②在速度調節器4端輸入-6v,調節本單元電位器rp1,將輸出調為+9v。

3.調節電流反饋係數,閘流體橋路輸出電流為1.3a時,調節本單元的電位器rp1使「電流反饋與過流保護」單元2端輸出電壓為+6v。

4.調節轉速反饋係數,在n=1500rpm時,調節轉速變換單元上的rp1,使3端輸出ufn=-2v(2、3端之間電壓)。

5.特性測試

①按圖接線,ug為正給定,轉速反饋訊號為負電壓,電流反饋訊號ulf為正電壓,將電機先輕載,調ug使電機轉速n=1200rpm,然後調節發電機負載電阻r,增大ied,記錄n、id記錄與下表,根據所測得資料做靜態曲線n=f(id)。

②將r調至最大值,降低ug將轉速調為n=800rpm,調節r,增大id直至ied(1.2a),記錄n、id記錄與下表,根據所測得資料做靜態曲線n=f(id)。

③調節ug及r,使id=ied,n=1200rpm,逐漸降低ug,記錄ug和n,測出該調速系統的控制特性n=f(ug)。

五、實驗結果

(1)根據實驗資料,畫出起始條件為id=ied,n=1200rpm的控制特性曲線n =f(ug)。

(2)根據實驗資料,畫出調速系統在n=1200rpm和n=800rpm的靜態曲線n =f(id)。

(3)分析系統動態波形,討論系統引數的變化對系統動、靜態效能的影響。

實驗五三相spwm變頻原理及變頻調速日期:11月28日

一、實驗目的

(1)掌握spwm的基本原理和實現方法;

(2)熟悉與spwm控制有關的訊號波形;

(3)掌握spwm的調速基本原理和實現方法。

二、實驗原理

利用全控型電力電子器件的導通和關斷把直流電壓變成一定形狀的電壓脈衝序列,實現變壓、變頻控制並且消除輸出諧波,變頻器輸出的電壓或電流波形接近於正弦波形。

三、主要實驗裝置

djk01電源控制屏、djk13三相非同步電動機變頻調速控制、dj24三相鼠籠型非同步電動機、示波器、萬用表,導線若干。

四、實驗內容

1.三相spwm變頻原理實驗

(1)接通掛件電源,關閉電機開關,調製方式設定在spwm方式下(將控制部分s、v、p 的三個端子都懸空),然後開啟電源開關。

(2)點動「增速」按鍵,將頻率設定在0.5hz,在spwm部分觀測三相正弦波訊號(在測試點「2、3、4」),觀測三角載波訊號(在測試點「5」),三相spwm調製訊號(在測試點「6、7、8」);再點動「轉向」按鍵,改變轉動方向,觀測上述各訊號的相位關係變化。

(3)逐步公升高頻率,直至到達50hz處,重複以上的步驟。

(4)將頻率設定為0.5hz~60hz的範圍內改變,在測試點「2、3、4」中觀測正弦波訊號的頻率和幅值的關係。

2.三相spwm變頻調速實驗

將dj24電機與djk13逆變輸出部分連線,電機接成δ形式,關閉電機開關,調製方式設定在spwm方式下(將s、v、p的三端子都懸空)。開啟掛件電源開關,點動「增速」、「減速」和「轉向」鍵,觀測掛件工作是否正常,如果工作正常,將執行頻率退到零,關閉掛件電源開關。

然後開啟電機開關,接通掛件電源,增加頻率、降低頻率以及改變轉向觀測電機的轉速變化。

五、實驗結果

(1)畫出與spwm 調製有關訊號波形,說明spwm 的基本原理。

(2)分析在0.5hz~50hz 範圍內正弦波訊號的幅值與頻率的關係。

(3)分析在50hz~60hz 範圍內正弦波訊號的幅值與頻率的關係。

《自動控制系統》實驗指導書

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