实验三 直流调速综合
一．实验目的
1．熟悉直流闭环调速系统的组成与联接方法； 2．掌握直流闭环调速系统调试方法
二．仪器设备
1．电压表、电流表、电位器、转速表、电机控制系统一套
2．直流电动机—发电机—测速发电机组一套
三．实验内容与步骤
1. 双闭环直流调速系统实验
许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产效率。为缩短这一部分时间，仅采用PI调节器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能还不很令人满意。双闭环直流调速系统是由速度调节器和电流调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能（两个调节器均采用PI调节器），由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。实验系统的原理框图组成如下：
启动时，加入给定电压Ug，“速度调节器”和“电流调节器”即以饱和限幅值输出，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，“速度调节器”和“电流调节器”退出饱和，最后稳定在略低于给定转速值下运行。
系统工作时，要先给电动机加励磁，改变给定电压Ug的大小即可方便地改变电动机的转速。“速度调节器”、“电流调节器”均设有限幅环节，“速度调节器”的输出作为“电流调节器”的给定，利用“速度调节器”的输出限幅可达到限制启动电流的目的。“电流调节器”的输出作为“触发电路”的控制电压Uct，利用“电流调节器”的输出限幅可达到限制αmax的目的。
实验系统参考电路如图3–1示。
转速（r/min） 给定Uct（V） (实测的最大值) 1200 在本实验中DJK04上的“调节器I”做为“速度调节器”使用，“调节器II”做为“电流调节器”使用；若使用DD03-4不锈钢电机导轨、涡流测功机及光码盘测速系统和D55-4智能电机特性测试及控制系统两者来完成电机加载请详见附录相关内容。
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200mH
FBS 测速发电机 1 + 转速 转速 TG 2 - 显示 3 变换 图3–1 转速电流双闭环调速系统原理图
2. 电压单闭环系统
实验系统参考电路如图3–2示。
200mH
电压反馈系数
γ=6V/220V=0.0273
在电压单闭环中，将反映电压变化的电压隔离器输出电压信号作为反馈信号加到―电压调节器‖的输入端，与―给定‖的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，控制整流桥的―触发电路‖，改变―三相全控整流‖的电压输出，从而构成了电压负反馈闭环系统。电机的最高转速也由电压调节器的输出限幅所决定。同样，调节器若采用P(比例)
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图3–2 电压单闭环系统原理图
调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。当―给定‖恒定时，闭环系统对电枢电压变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电压能稳定在一定的范围内变化。
四．思考/预习题
1．电流负反馈很强或很弱，对闭环系统有什么影响？ 2．速度负反馈很强或很弱，对闭环系统有什么影响？
3．比例调节器或比例积分调节器中，若比例（放大部分）系数很大，对系统有什么影响？
4．闭环系统在调试过程中，若给定输入只是一个很小的数值，速度很快由零增到最大，且再调节给定输入不起作用，这种情况说明什么问题？应如何解决？ 5．若不将积分电容两端短接，会出现什么情况？
6．给定输入分别为正和负时，画出输入—输出的理论上的大致曲线形状。 7．电流变换器的输出值的大小主要与哪些因素有关？
8．对于开环控制系统，给定Ug分别从ASR、ACR和Uct处输入时，其极性应如何设置？（注意：Uct的极性必须为正，ASR、ACR分别从反相端输入。）
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