《自动控制系统》实验指导书(2)

2020-02-21 23:13

4、 比较以上各种机械特性,并做出解释。

八、实验注意事项

1、 双踪慢扫描示波器的两个探头的地线通过示波器外壳接地,故在使用时,必须将两探头的地

线同电位(只用一根地线即可),以免造成短路事故;

2、 系统开环运行时,不能突加给定电压而启动电动机,应逐渐增加给定电压,避免电流冲击; 3、 通电实验时,可先用电阻作为整流桥的负载,待电路正常后,再换接电动机负载。 4、 在连接反馈信号时,给定信号的极性必须与反馈信号的极性相反。

九、思考题

1、 P调节器和PI调节器在直流调速系统中的作用有什么不同?

2、 实验中,如何确定转速反馈的极性并把转速反馈正确地接入系统中?调节什么元件能改变转

速反馈的强度?

3、 实验时,如何能使电动机的负载从空载(接近空载)连续地调至额定负载?

实验二 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统

一、实验目的和任务

1、 了解闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理; 2、 掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定; 3、 研究调节器参数对系统动态特性的影响。

二、实验内容

1、 各控制单元调试;

2、 测定电流反馈系数β、转速反馈系数α;

3、 测定高、低速时完整的系统闭环静态特性n=f(Id); 4、 闭环控制特性n=f(Ug)的测定;

三、实验仪器、设备及材料

1. 主控制屏;

2. 直流电动机-直流发电机-测速发电机组;

3. DJK02、DJK04、D45-1、D42、D31、D55-2组件挂箱; 4. 双踪慢扫描示波器; 5. 万用表。

四、实验原理

双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节。由于调速系统的主要参量为转速,故转速环作为主环放在外面,电流环作为副环放在里面,这样可抑制电网电压扰动对转速的影响,实验系统的组成如图2-1所示。

系统工作时,先给电动机加励磁,改变给定电压Ug的大小即可方便地改变电机的转速。ASR、ACR均设有限幅环节,ASR的输出作为ACR的给定,利用ASR的输出限幅可达到限制启动电流的目的;ACR的输出作为移相触发电路GT的控制电压,利用ACR的输出限幅可达到限制αmin的目的。

启动时,当加入给定电压Ug后,ASR即饱和输出,使电动机以限定的最大启动电流加速启动,直到电机转速达到给定转速(即Ug=Ufn),并在出现超调后,ASR退出饱和,最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。

五、主要技术重点、难点

转速与电流PI调节器参数调节。

六、实验步骤

1、 主控制屏调试及开关设置与实验一中的方法相同。

~220V2FBC+FA3A+M220V-GT2264Uct10APIVG13ASR2ACRA13RGTGVGFUS2

图2-1 双闭环不可逆直流调速系统原理图

2、 双闭环调速系统调试原则

1) 先单元、后系统,即先将单元的特性调好,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时组

成闭环系统;

3) 先内环,后外环,即先调试电流内环,然后调转速外环; 4) 先调整稳态精度,后调整动态指标。 3、 单元部件调试

1) 调节器的调零:与实验一中的方法相同;

2) 调节器的正、负限幅值的调整:按实验一中的方法确定移相控制电压Uct的允许调节范

围为0~Uctmax。电流调节器和速度调节器的调整方法与实验一中的方法相同,在本实验中,电流调节器的负限幅值为0V,正限幅为Uctmax;速度调节器的负限幅值为6V,正限幅值为0V。

3) 电流反馈系数的整定:直接将给定电压Ug接入移相控制电压Uct的输入端,整流桥接电

阻负载,测量电流值和电流反馈电压,调节电流变换器(FBC)上的电流反馈电位器RP1,使得负载电流Id=1A时的电流反馈电压Ufi=6V,这时的电流反馈系统β=Ufi/Id=6V/A。

4) 转速反馈系数的整定:直接将给定电压Ug接入移相控制电压Uct的输入端,整流电路接

直流电动机负载,测量直流电动机的转速值和转速反馈电压值,调节速度变换器(FBS)上转速反馈电位器RP1,使得n=1500r/min时的转速反馈电压Ufn=6V,这时的转速反馈系数α=Ufn/n=0.004V(r/min)。

4、 系统特性测试

1) 闭环静态特性n=f(Id)的测定

a) 发电机先空载,调节转速给定电压Ug使电动机转速接近额定值,n=1400r/min然后

接入发电机负载电阻RG,逐渐改变负载电阻,直至Id≤Ied,即可测出系统静态特性曲线n=f(Id),并记录于下表中:

n(r/min) Id b) 降低Ug,使Id=Ied,再测试n=800r/min时的静态特性曲线并记录于下表中。 n(r/min) Id 2) 闭环控制系统n=f(Ug)的测定:调节Ug及RG,使得Id=Ied、n=ned,逐渐降低Ug,记录

Ug和n,即可测出控制特性n=f(Ug)。 n(r/min) Ug(V)

七、实验报告要求

1、 根据实验数据,画出闭环控制特性曲线n=f(Ug); 2、 根据实验数据,画出两种转速时的闭环机械特性n=f(Id); 3、 将系统闭环静态特性与实验一中的开环机械特性进行比较。

八、实验注意事项

系统开环运行时,不能突加给定电压而启动电机,应逐渐增加给定电压,避免电流冲击。

九、思考题

1、 为什么双闭环直流调速系统中使用的调节器均为PI调节器? 2、 转速负反馈线的极性如果接反会产生什么现象?

3、 双闭环直流调速系统中哪些参数的变化会引起电动机转速的改变?哪些参数的变化会引起

电动机最大电流的变化?

实验三 通用变频器的调试与使用

一、实验目的和任务

1、 熟悉和掌握MICROMASTER 440型通用变频器的操作面板的按键和使用; 2、 熟悉和掌握变频器参数的设定和修改;

3、 熟悉和掌握利用变频器对电机参数进行自动测量和计算的方法; 4、 熟悉与掌握变频器的快速调试方法; 5、 熟悉变频器的基本使用方法。

二、实验内容

1、 熟悉BOP基本操作面板的按键和功能; 2、 变频器出厂设置和初始化;

3、 进行变频器的快速调试和电机参数进行自动测量和计算; 4、 在不同模式下进行电机起动、运行和制动的操作。

三、实验仪器、设备及材料

1、 MICROMASTER 440通用变频器; 2、 BOP基本操作面板;

3、 专用变频调速三相异步电动机-发电机组; 4、 继电器控制电路。

四、实验原理

MICROMASTER 440 是适合用于三相电动机速度控制和转矩控制的变频器系列。功率范围涵盖120 W 至 200 kW (恒转矩(VT)方式) 或250kW (变转矩 (VT) 方式),有多种型号可供用户选用。该变频器由微处理器控制并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管IGBT 作为功率输出器件。因此,它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。由于其脉冲宽度调制的开关频率是可选的,因而降低了电动机运行的噪声。同时,全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。由于MICROMASTER440 具有全面而完善的控制功能,在设置相关参数以后,它适合用于需要多种功能的电动机控制系统。

五、主要技术重点、难点

基本操作面板BOP的设置,变频器的快速调试,电机参数的自动测定和计算。

六、实验步骤

1、 基本操作面板的(BOP)的使用 (1)

BOP板的按键及其功能:启动;停止;正反;点动;功能;参数;增加;减少。


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