天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书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一积分工作时的输入一输出特性。2.弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。三。实验线路及原理见图2-1。触发电路及晶调速系统控制单元闻管主回响调速系统控制单元ASR(转速调节器）脉冲移相控制低压单元0-0:0-0-1G给定UgUctO10-0脉冲放大控制电路000DZS零速封锁器UblfaFBA+FA（电流反馈FBS速度变换器及过流保护）If124触发电路及晶闸管主回路直流电流表电源控制屏O1O本M本vTs本U直流电压3直流电机v?励磁电源木木木平波抗人直流电机励磁电源负载M转速计TG图2-1四．实验设备及仪表1.教学实验台主控制屏。2.触发电路及晶闸管主回路组件3.负载组件4.电机导轨及测速发电机）5.直流电动机6.双踪示波器7.万用表1
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书 1 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 见图 2－1。 U V W V A 直流电流表 直流电压 表 M 直流电机 励磁电源 触发电路及晶 闸管主回路 电源控制屏 平波电抗 器 G给定 Ug ASR(转速调节器） FBS速度变换器 1 2 3 4 1 2 DZS零速封锁器 3 1 2 9 7 4 脉冲移相控制 Uct 脉冲放大控制电路 Ublf FBA+FA(电流反馈 If 及过流保护） 5 6 CA 调速系统控制单元 低压单元 调速系统控制单元 触发电路及晶 闸管主回响 直流电机 励磁电源 转速计 TG 负载 M 图 2－1 四．实验设备及仪表 1．教学实验台主控制屏。 2．触发电路及晶闸管主回路组件 3．负载组件 4．电机导轨及测速发电机） 5．直流电动机 6．双踪示波器 7．万用表
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书五：注意事项1.直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。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.系统开环连接时，不允许突加给定信号U.起动电机。6.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。7.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）只合实验台的总电源空气开关。用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔60°，幅值相同。用示波器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（此部分同实验六脉冲观察部分相同）。将晶闸管I组的脉冲放大电路接口Ublf与地短接，如图所示。（备注：如果需要采用晶闸管II组，同样需将II组脉冲放大电路接口短接，切记，不可两组同时都短接，容易发生烧毁晶闸管事故）。（b）使Ug=0，调节触发电路及晶闸管挂箱中“偏移电压”电位器Ub，用双踪示波器一端接挂箱同步电压观测口的”U”相，另一端接脉冲观测口的“1“脚。使a=150°此时双脉冲左侧上升延刚好与U相180°相交。调节Ug观察a的调节范围，是否能15°150°范围连续可调。（c）控制单元ASR的调试，按上图连接，DZS的钮子开关S拨向“解除”位置。ASR的“3”端输出正负电压限幅值调到土5V。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Ue的连接线，低压单元G（给定）直接加至Uet，且U.调至零，直流电机励磁电源开关闭合。（b）电源控制屏的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出。（c）c）调节给定电压Ug，使直流电机空载转速no=1500转/分，调节直流发电机负载电阻（如采用MO1电机做为发电机，先将发电机励磁与电动机励磁并连，电板输出接负载电阻。采用可调电阻，电阻进行串并连接，最大阻值大于6002）如测功机做负载，加载时直接调节加载电位器即可。在空载至额定负载的范围内测取数据，读取整流装置输出电压Uc，输出电流i以及被测电动机转速n.0.70.61. 00.90.80.50.40.30.20. 1ia (A)Ua (V)n(r/min)2
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书 2 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。 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．系统开环连接时，不允许突加给定信号 Ug起动电机。 6．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。 7．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）只合实验台的总电源空气开关。用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔， 应有双脉冲，且间隔 60°，幅值相同。用示波器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（此部分同实验六脉冲观察部分相同）。将晶闸管 I 组的脉冲放大电路接口 Ublf 与地短接，如图所示。（备注：如果需要采用晶闸管 II 组，同样需将 II 组脉冲放大电路接口 短接，切记，不可两组同时都短接，容易发生烧毁晶闸管事故）。 （b）使 Ug=0，调节触发电路及晶闸管挂箱中 “偏移电压”电位器 Ub，用双踪示波器一端接挂 箱同步电压观测口的”U”相，另一端接脉冲观测口的“1“脚。使 a＝150°此时双脉冲左侧上升延 刚好与 U 相 180°相交。调节 Ug 观察 a 的调节范围，是否能 15°~150°范围连续可调。 （c）控制单元 ASR 的调试，按上图连接，DZS 的钮子开关 S 拨向“解除”位置。ASR 的“3”端 输出正负电压限幅值调到±5V。 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，低压单元 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）电源控制屏的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。合上主电源，即按下主控制屏绿 色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏 U、V、W 端有电压输出。 （c）c）调节给定电压 Ug，使直流电机空载转速 n0=1500 转/分，调节直流发电机负载电阻（如 采用 M01 电机做为发电机，先将发电机励磁与电动机励磁并连，电枢输出接负载电阻。采用可调电 阻，电阻进行串并连接，最大阻值大于 600Ω）如测功机做负载，加载时直接调节加载电位器即可。 在空载至额定负载的范围内测取数据，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） 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Ud（V） n（r/min）
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书注意：测试完成后，所有实验设备要恢复实验初始状态。3.带转速负反馈有静差工作的系统静特性（a）断开G（给定）和Ue的连接线，ASR的“3”输出接至Ut，把ASR的“5”、“6”点短接。（b）合上主控制屏的绿色按钮开关。（c）调节给定电压U.至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速no=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Ua、ia、n。0.9ia (A)1. 00.80.70.60.50.40.30. 20.1Ua (V)n (r/min)4.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”端接可调电容，可预置7uF，使ASR成为PI（比例一积分）调节器。（b）调节给定电压Ug，使电机空载转速no=1500转/分。在额定至空载范围内测取7～8个点。1. 00.90. 70. 60.50.40.30.2ia (A)0.80.1Ua (V)n(r/min)六实验报告绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。七思考题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？2.要得到相同的空载转速no，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？3.在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速n.转速反馈的强度对U.有什么影响？为什么？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？3
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书 3 注意：测试完成后，所有实验设备要恢复实验初始状态。 3．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“3”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。 （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） 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Ud（V） n（r/min） 4．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”端接可调电容，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） 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Ud（V） n（r/min） 六．实验报告 绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。 七．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？ 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？ 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？ 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？
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书实验二双闭环可逆直流脉宽调速系统实验目的.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.熟悉直流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。实验系统的组成和工作原理三.在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。双闭环脉宽调速系统的原理框图如图5一1所示。图中可逆PWM变换器主电路系采用IGBT所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（SiliconGeneral）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。实验见图5-14
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书 4 实验二 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．熟悉直流 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．实验系统的组成和工作原理 在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因 而日益得到广泛应用。 双闭环脉宽调速系统的原理框图如图 5－1 所示。图中可逆 PWM 变换器主电路系采用 IGBT 所构成的 H 型结构形式，UPW 为脉宽调制器，DLD 为逻辑延时环节，GD 为 MOS 管的栅极驱动电路，FA 为瞬时动作的 过流保护。 脉宽调制器 UPW 采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品 SG3525，这是一种性能优 良，功能全、通用性强的单片集成 PWM 控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调 制器的设计及调试，故获得广泛使用。 实验见图 5－1
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书现代电力电子及调速系统控制单元调速系统控制单元直流脉宽调速ASR(转速调节器）调速系统控制单元ACR（电流调节器）UPW低压单元000000000:00G给定UeOFOOueDZS零速封锁器0FBA-FBS速度变换器CAluo24本本木直流电机电源控制屏励磁电源M本本本直流电机励磁电源负载转速计MTG图5-1四。实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏2.现代电力电子及直流脉宽调速组件3.负载组件4.直流调速控制单元组件5.电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机6.直流电动机7.双踪示波器（自备）8.万用表（自备）五：注意事项1直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。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.系统开环连接时，不允许突加给定信号U.起动电机。5.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。6.双踪示波器（自备）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。7，实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。六：实验方法1.SG3525性能测试（1）用示波器观察UPW的“1”端的电压波形，记录波形的周期、幅度。5
天津理工大学电机拖动控制系统实验指导书 5 G给定 Ug 7 ASR(转速调节器） ACR(电流调节器） FBS速度变换器 1 2 3 4 1 2 DZS零速封锁器 3 1 2 3 1 3 7 4 8 UPW 3 u6 5 6 9 10 CA CC 调速系统控制单元 低压单元 调速系统控制单元 调速系统控制单元 现代电力电子及 直流脉宽调速 直流电机 励磁电源 M U V W 电源控制屏 直流电机 励磁电源 转速计 TG 负载 M FBA 图 5－1 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．现代电力电子及直流脉宽调速组件 3．负载组件 4．直流调速控制单元组件 5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机 6．直流电动机 7．双踪示波器（自备） 8．万用表（自备） 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。 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．系统开环连接时，不允许突加给定信号 Ug起动电机。 5．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。 6．双踪示波器（自备）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。 7．实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电 路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。 六．实验方法 1．SG3525 性能测试 （1）用示波器观察 UPW 的“1”端的电压波形，记录波形的周期、幅度