实验二 转速、电流双闭环直流调速系统
一、实验目的
1．了解转速、电流双闭环直流调速系统的组成。
2．掌握双闭环直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 3．测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能及其指标。 4．了解调节器参数对系统动态性能的影响。
二、实验系统组成及工作原理
双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制，由于调速系统调节的主要参量是转速，故转速环作为主环放在外面，而电流环作为副环放在里面，可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。实际系统的组成如实验图2-1所示。
~FBCFASWTA RgLIdRMGSL DZSSG GUn*ASRUi*UiACRGTUcVTUd0AMSF 220VUnFBSTG实验图2-1 转速、电流双闭环直流调速系统
主电路采用三相桥式全控整流电路供电。系统工作时，首先给电动机加上额定励磁，改
*变转速给定电压Un可方便地调节电动机的转速。速度调节器ASR、电流调节器ACR均设有*限幅电路，ASR的输出Ui*作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅Uim起限制起动电流的作
用；ACR的输出Uc作为触发器TG的移相控制电压，利用ACR的输出限幅Ucm起限制α作用。
min的
**当突加给定电压Un时，ASR立即达到饱和输出Uim，使电动机以限定的最大电流Idm加
*速起动，直到电动机转速达到给定转速(即Un?Un)并出现超调，使ASR退出饱和，最后稳
定运行在给定转速（或略低于给定转速）上。
三、实验设备及仪器 1.主控制屏NMCL-32
2.直流电动机-负载直流发电机-测速发电机组 3. NMCL－18挂箱、NMCL-333挂箱及电阻箱 4.双踪示波器
5.万用表
四、实验内容
1.调整触发单元并确定其起始移相控制角，检查和调整ASR、ACR，整定其输出正负限幅值。
2.测定电流反馈系数β和转速反馈系数α，整定过电流保护动作值。
3.研究电流环和转速环的动态特性，将系统调整到可能的最佳状态，画出Id?f(t)和
n?f(t)的波形，并估算系统的动态性能指标（包括跟随性能和抗扰性能）。
4.测定高低速时系统完整的静特性n?f(Id)（包括下垂段特性），并计算在一定调速范围内系统能满足的静态精度。
五、实验步骤及方法
1.多环调速系统调试的基本原则
(1)先部件,后系统。即先将各环节的特性调好，然后才能组成系统。
(2)先开环,后闭环。即先使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈后组成闭环系统。
(3)先内环,后外环。即闭环调试时，先调电流内环，然后再调转速外环。 2.单元部件参数整定和调试
(1)主控制屏开关按实验内容需要设置 (2)触发器整定
将面板上的Ublf端接地，调整锯齿波触发器的方法同实验1。 (3)调节器调零
断开主回路电源开关SW，给定电压Ug接到零速封锁器DZS输入端，并将DZS的输出接到ASR和ACR的封锁端。控制系统按开环接线,ASR、ACR的反馈回路电容短接，形成低放大系数的比例调节器。
a)ASR调零
将调节器ASR的给定及反馈输入端接地，调节ASR的调零电位器，使ASR的输出为零。 b)ACR调零
将调节器ACR的给定及反馈输入端接地，调节ACR的调零电位器，使ACR的输出为零。 (4)调节器输出限幅值整定 a)ASR输出限幅值整定
ASR按比例积分调节器接线，将Ug接到ASR的输入端，当输入Ug为正而且增加时，调节
*ASR负限幅电位器，使ASR输出为限幅值Uim，其值一般取为?6~?8V。
b)ACR输出限幅值整定
整定ACR限幅值需要考虑负载的情况，留有一定整流电压的余量。ACR按比例积分调节器接线，将Ug接到ACR的输入端，用ACR的输出Uc去控制触发移相，当输入Ug为负且增加时，通过示波器观察到触发移相角α移至?min?15?~30?时的电压即为ACR限幅值Ucm，可通过ACR正限幅电位器锁定。
3.电流环调试(电动机不加励磁)
(1)电流反馈极性的测定及过电流保护环节整定。
整定时ASR、ACR均不接入系统，系统处于开环状态。直接用给定电压Ug作为Uc接到移相触发器GT以调节控制角α，此时应将电动机主回路中串联的变阻器RM放在最大值处，以限制电枢电流。
缓慢增加Ug，使α≥30°，然后逐步减小主回路中串联的变阻器RM的阻值，直至电流Id?(1.1~1.2)IN，再调整电流变送器FBC中的电流反馈电位器，使电流反馈电压Ui近
*似等于已经整定好的ASR输出限幅值Uim，并由此判断Ui的极性。
继续减小主回路中串联变阻器RM的阻值，使电流Id?1.5IN，调整FBC中的过电流保护电位器，使过电流保护动作，并加以锁定。
(2)系统限流性能的检查和电流反馈系数β的测定。
将电流调节器ACR接成PI调节器,其参数参考值为Ri?20~40k?，Ci?0.47~4?F，然后接入控制回路。将电流负反馈信号Ui接入ACR组成电流闭环，通过给定器G直接给ACR
*加上给定电压，并使Ug?Uim。观察主回路电流Id是否小于(1.1~1.2)IN，若出现
Id?(1.1~1.2)IN，则说明原先整定的电流反馈电压Ui偏小。导致Ui偏小的原因是ACR给
定回路及反馈回路的输入电阻有差值。必须重新调整电流变送器FBC中的电流反馈电位器，使Ui增加，直至满足要求为止。若当Ug?Uim时，主回路电流Id?(1.1~1.2)IN，则可继续减小串联变阻器RM的阻值，直至全部切除，Id应增加有限，小于过流保护值，这说明系统已经具有限流保护效果。在此基础上测定Ui值，并计算出电流反馈系数β。
(3)电流环动态特性的研究。
在电流环的给定电压Ug?(50%~70%)Uim情况下,改变主回路串联变阻器RM的阻值，使Id?(50%~70%)IN，然后突减或突加给定电压Ug，观察并用数字示波器记录电流波形Id?f(t)。在下列情况下再突加给定，观察电流波形，研究给定值和调节器参数对电流环动态特性的影响。
a)减小电流给定值;
b)改变ACR反馈回路电容(相当于改变调节器的时间常数?i); c)改变ACR的比例放大系数(调节器的时间常数?i不变)。 4．转速环调试(电动机加额定励磁) (1)转速反馈极性及转速反馈系数α的测定。
测试时电动机应该加额定励磁，先不接入ASR(或将ASR接成1:1的比例调节器)，转速开环，给定电压Ug直接送入触发器GT的Uc处，逐渐增加Ug，使n?nN(主回路串联电阻切除)，同时调整转速反馈环节FBS的输出电压Un,使其为6~8V。判别Un的极性并计算转速反馈系数α值。
(2)转速环动态特性的研究。
将ASR接成PI调节器，其参数参考值为Rn?20~200k?，Cn?2~4?F，然后组成转速、电流双闭环系统。用示波器观察并记录下列情况下的n?f(t)波形。
a)突加给定
b)突加负载（同轴发电机作为负载，使电流Id?IN）
**c)突减负载
改变下列参数，重复上述试验。
a)改变给定电压大小 b)改变ASR反馈电容Cn c)改变ASR比例放大系数
根据上述结果分析并选择出ASR的最佳参数和动态性能指标。
5.系统静特性测定
*(1)调节转速给定电压Un及发电机负载电阻Rg，使Id?IN,n?nN,改变发电机负载电
阻Rg，即可测出系统静特性曲线n?f(Id)。
*(2)降低给定电压Un，分别测出n?1000r/min，n?500r/min时的静特性曲线(或
根据教师给出的D，s指标进行测定)。
六、实验注意事项
1．双踪示波器两个探头的地线是通过示波器外壳短路的，故在使用时必须使两个探头的地线同电位(只用一根地线即可)，以免造成短路事故。
2．系统开环运行时，不能采用突加给定电压的方法起动电动机，必须逐渐增加给定电压，以免产生过大的电流冲击。
3．调试电流环时,不要让电动机在大电流下堵转时间太长,以免电动机因过度发热而损坏。
七、实验思考题
1．过电流保护环节的工作原理是什么？怎样整定？ 2．如何估计ASR、ACR参数变化对动态过程的影响？
3．要改变转速应调节什么参数？要改变最大电流应调节什么参数？ 4．电流负反馈线未接好或极性接错，会产生什么后果？ 5．转速反馈线接错极性会产生什么现象？