《电力拖动自动控制系统实验》实验指导书
实验一 单闭环不可逆直流调速系统实验
一、实验目的
1、了解速度单闭环直流调速系统的组成和工作原理。 2、弄清P调节器和PI调节器的作用。 3、认识速度反馈控制系统的基本特性。
二、实验设备
1、DJK01 电源控制屏 2、DJK02 晶闸管主电路
3、DJK02-1 三相晶闸管触发电路 4、DJK04 电机调速控制实验Ⅰ 5、DJK08可调电阻、电容箱
6、DD03-3 电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表 7、DJ13-1直流发电机 8、DJ15直流并励电动机 9、D42三相可调电阻 10、双综慢扫描示波器 11、万用表
三、实验系统组成及原理
为提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统（包括单闭环系统和多闭环系统）。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“转速变换”后接到“速度调节器”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 ，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
四、实验内容
1、Uct 不变时直流电动机开环特性的测定。
2、速度调节器为P调节器时，测定转速反馈单闭环直流调速系统的机械特性。 3、速度调节器为PI调节器时，测定转速反馈单闭环直流调速系统的机械特性。
五、预习要求
1、复习自动控制系统教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反馈控制系统的内容。 2、掌握调节器的基本工作原理。
六、实验线路、方法和步骤
1、速度反馈单闭环直流调速系统实验电路图
三相电源输出R745C56Uct7电流反馈与过流保护A给定132调节器?触发电路正桥功放Ulf三相全控整流I1U1VMLd励磁电源RU2AI2VG3速度变换1TG测速发电机2
2、Uct 不变时直流电动机开环特性的测定
1）DJK02-1上的移相控制电压Uct由DJK04上的给定输出Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上200mH，将给定的输出调到零。
2）先闭合励磁电源开关，按下DJK01“电源控制屏”启动按钮，使主电路输出三相交流电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压Ug，使电动机慢慢启动并使转速n达到1000rpm。
3）改变负载电阻R的阻值，使电动机的电枢电流从空载直至Ied=1.1A。即可测出在Uct不变时的直流电动机开环外特性n=f（Id），测量并记录数据于下表：
表一 Ug= V 1000 n（rpm） Id（A） 3、转速反馈单闭环直流调速系统 1）当速度反馈调节器为P调节器时：
按速度反馈单闭环直流调速系统实验电路图接好线。在本实验中，将速度调节器电容（5、6）两端短接构成P调节器，Ug为负给定，转速反馈电压为正电压。先接通电动机励磁电源，再接通低压电源和三相电源，缓慢调节Ug，使直流电动机起动、升速到达n= 1000r/min，保持Ug不变，调节负载电阻R，由轻载至满载调节，将测得的数据记录在下表中。
表二 Ug= V 1000 n（r/min） Id（A） 2）当速度反馈调节器为PI调节器时：
将速度调节器电容（5、6）两端短接线拆掉构成PI调节器，Ug为负给定，转
速反馈电压为正电压。先接通电动机励磁电源，再接通低压电源和三相电源，缓慢调节Ug，使直流电动机起动、升速到达n= 1000r/min，保持Ug不变，调节负载电阻RG，由轻载至满载调节，将测得的数据记录在下表中。
表三 Ug= V 1000 n（r/min） Id（A） 六、实验报告 1、根据表一实验数据，画出Uct 不变时直流电动机开环机械特性n=f（Id）。
2、根据表二实验数据，画出速度调节器为P调节器时，速度反馈单闭环直流调速系统的机械特性n=f（Id）。
3、根据表三实验数据，画出速度调节器为PI调节器时，速度反馈单闭环直流调速系统的机械特性n=f（Id）。
4、比较两种调节器的机械特性，并作出解释。 七、注意事项
1)电机启动前，应先加上电动机的励磁，才能使电机启动。在启动前必须将移相控制电压调到零，使整流输出电压为零，这时才可以逐渐加大给定电压，不能在开环或速度闭环时突加给定，否则会引起过大的启动电流，使过流保护动作，告警，跳闸。
2)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，确保为负反馈，否则会造成失控。
3)直流电动机的电枢电流不要超过额定值使用，转速也不要超过1.2倍的额定值。以免影响电机的使用寿命，或发生意外。
4)DJK04与DJK02-1不共地，所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地。
实验二、双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验
一、实验目的
1、了解双闭环不可逆直流调速系统的原理及组成。 2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试方法和步骤。
二、实验设备
1、DJK01 电源控制屏
2、DJK02 晶闸管主电路
3、DJK02-1 三相晶闸管触发电路 4、DJK04 电机调速控制实验Ⅰ 5、DJK08可调电阻、电容箱
6、DD03-3 电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表 7、DJ13-1直流发电机 8、DJ15直流并励电动机 9、D42三相可调电阻 10、双综慢扫描示波器 11、万用表
三、实验系统的线路和原理
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。为了缩短这一部分时间，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，可获得良好的静态、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：
“调节器I”的“4”、“5”两端接可调电阻120K， “5”、“6”两端接可调电容0.47uF。“调节器II”的“8”、“9”两端接可调电阻13K， “9”、“10”两端接可调电容0.47uF。
起动时，加入给定电压Ug ，“速度调节器”和“电流调节器”即以饱和和限幅值输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电动机转速达到给定转速。
系统工作时，要先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电动机的转速。本实验中DJK04上的“调节器Ⅰ”作为“速度电流调节器”使用，“调
节器Ⅱ”作为“电流调节器”使用。
四、实验内容
1、测定高、低速时系统闭环静态特性n=f（Id）。 2、测定闭环控制特性n=f（Ug）。
五、预习要求
1、阅读电力拖动自动控制系统教材中有关双闭环直流调速系统的内容，掌握双闭环直流调速系统的工作原理。
2、理解PI调节器在双闭环直流调速系统中的作用。
六、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？
五、方法和步骤
1、测定闭环机械特性n=f（Id）
按图接线，DJK04的给定电压Ug输出为正给定，转速反馈电压为负电压，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上的200mH，负载电阻放在最大值，给定的输出调到零。
缓慢增加Ug使电动机起动、升速，当转速n=1000r/min时，逐渐改变负载电阻RG，（RG阻值由最大逐渐减小）。即可测出系统静态特性曲线n=f（Id）。
分别将n=1000r/min和n=800r/min时测得的数据记录在下表中。 表一 n（r/min） 1000 Id（A） Ud（V） Id（A） n（r/min） 800 Ud（V） 2、测定闭环系统控制特性n=f（Ug）
调节Ug，使电动机起动、升速，当n=1000r/min时，调节RG使Id=1A,逐渐降低Ug将测得的数据记录在下表中。
表二 Id=1A n（r/min） 1000 Ug（V） 六、实验报告 1、根据表一数据，画出两种转速时系统的闭环机械特性n=f（Id）。 2、根据表二数据，画出闭环控制特性曲线n=f（Ug）。