雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-07-02 21:49本頁(yè)面
【正文】 從以上測(cè)試，經(jīng)計(jì)算可得：1. 系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)：動(dòng)態(tài)指標(biāo)啟動(dòng)（穩(wěn)態(tài)1500rpmId=）σn(%)σi(%)tr(s)負(fù)載擾動(dòng)（1500rpm△Id=）△n (%)tv (s)靜態(tài)指標(biāo)負(fù)載變化：空載～I(xiàn)d=D(S ≤ 5%)2. 結(jié)合動(dòng)態(tài)波形，研究調(diào)節(jié)器參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。5． 測(cè)量并繪制空載轉(zhuǎn)速1200rpm和800rpm，Id=空載～ =f(Id)線。3． 電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行于1500rpm Id=，再突加負(fù)載（△Id=），記錄突加負(fù)載下的轉(zhuǎn)速波形。需測(cè)試的項(xiàng)目如下：1． 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行于1500rpmId=，記錄啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速n，電樞電流i，和移相電壓Uct波形，并計(jì)算起動(dòng)時(shí)間。系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試實(shí)際上也就是對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和快速性進(jìn)行檢查，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要由起動(dòng)或停車時(shí)的轉(zhuǎn)速、電流波形及系統(tǒng)的調(diào)速范圍體現(xiàn)，系統(tǒng)的快速性則主要由突加負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速波形體現(xiàn)，故指標(biāo)測(cè)試也就是對(duì)以上各項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)照系統(tǒng)指標(biāo)，檢查電流波形是否滿足穩(wěn)定性要求，如未能滿足，則視具體情況檢查硬件電路或改變速度PI調(diào)節(jié)器的R、C（速度環(huán)不穩(wěn)定時(shí)）或適當(dāng)改變電流PI調(diào)節(jié)器的R、C（速度環(huán)穩(wěn)定時(shí)），使系統(tǒng)最終滿足要求。b. 速度、電流雙閉環(huán)調(diào)試電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)半載；參照?qǐng)D51接線，在電流閉環(huán)的基礎(chǔ)上，將正給定電壓Ug，負(fù)轉(zhuǎn)速反饋電壓接入速度調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器的輸出接電流調(diào)節(jié)器的輸入，根據(jù)計(jì)算得到的速度調(diào)節(jié)器PI參數(shù)選擇R、C構(gòu)成調(diào)節(jié)器的反饋網(wǎng)絡(luò)；用示波器觀察電流反饋信號(hào)（需先解決系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，而速度電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，電流環(huán)的時(shí)間常數(shù)小，系統(tǒng)穩(wěn)定與否直接體現(xiàn)為電流是否穩(wěn)定）。突加Ug，觀察電流的變化情況。（2）閉環(huán)調(diào)試（先內(nèi)環(huán)，再外環(huán)）a. 電流閉環(huán)調(diào)試電動(dòng)機(jī)去勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)空載；參照?qǐng)D51，將負(fù)給定電壓Ug，正電流反饋電壓接入電流調(diào)節(jié)器的輸入端，其輸出接Uct，根據(jù)計(jì)算得到的電流調(diào)節(jié)器PI參數(shù)選擇合適的R、C構(gòu)成調(diào)節(jié)器的反饋網(wǎng)絡(luò)；用示波器觀察電流反饋電壓。（2） 三相全控SCR整流橋檢查、調(diào)試檢查三相全控SCR整流橋的保險(xiǎn)以及觸發(fā)電路工作是否正常。自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖組成如下：圖51 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖遵循以上原則，下面開始本次轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)試。 。電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，逐漸增加觸發(fā)電路的移相控制電壓Ug，分別讀取對(duì)應(yīng)的Ug、UTG（測(cè)速器輸出之轉(zhuǎn)速電壓）、Ud、n的數(shù)值若干組，即可描繪制特性曲線Ud=f(Ug)—整流橋輸入輸出特性曲線和UTG =f(n) —測(cè)速裝置輸入輸出特性曲線。為避免大啟動(dòng)電流沖擊，測(cè)試時(shí)，1) 電機(jī)去勵(lì)磁，調(diào)節(jié)使Id=；2) 電機(jī)空載、加勵(lì)磁，突加Ug，用數(shù)字示波器記錄n = f(t)，即可由此確定機(jī)電時(shí)間常數(shù)。m/A。（5）直流電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM的測(cè)定將電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，使其空載運(yùn)行，改變電樞電壓Ud，測(cè)得相應(yīng)的n即可由下式算出Ce： (419)式中，Ce的單位為V/rpm。由于空載轉(zhuǎn)矩不是常數(shù)，可以以轉(zhuǎn)速n為基準(zhǔn)選擇若干個(gè)點(diǎn)，測(cè)出相應(yīng)的Tk和dn/dt，以求得GD2的平均值。m2； Tk可由空載功率PK(單位為W)求出： (415) (416)dn/dt可以從電機(jī)自由停車時(shí)所得的曲線n＝f(t)求得，其實(shí)驗(yàn)線路如圖44。m，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為rpm。圖43 測(cè)定Td的實(shí)驗(yàn)線路圖（4）直流電動(dòng)機(jī)－發(fā)電機(jī)機(jī)組飛輪慣量GD2測(cè)定電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為： (412)式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為N電機(jī)不加勵(lì)磁，調(diào)節(jié)給定使電樞電流Id = 。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)線路如圖42所示。調(diào)節(jié)給定使輸出直流電壓Ud在30%Ued～70%Ued（電機(jī)額定電壓，Ued = 220V）范圍內(nèi)，然后調(diào)整電阻R使電樞電流在80%Ied～90%Ied（電機(jī)額定電流，）范圍內(nèi)，讀取電流表A和電壓表V2的數(shù)值，記為IU1，則此時(shí)整流裝置的理想空載電壓為：Ud0 = I1R∑ + U1 （42）調(diào)節(jié)R使電壓表V2的讀數(shù)有較明顯的變化（△U 10V），再次讀取電流表A、電壓表V2的數(shù)值，記為IU2，則 Ud0 = I2R∑ + U2 (43)求解(42)、(43)兩式，可得電樞回路總電阻:R∑=(U2－U1)/(I1－I2) (44)把電機(jī)電樞兩端短接，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可得R∑＇= RL＋Rn=(U2＇－U1＇)/(I1＇－ I2＇) (45)則電機(jī)的電樞電阻為Ra= R∑－ R∑＇= R∑－(RL十Rn) (46)同樣，短接電抗器兩端，也可測(cè)得電抗器直流電阻RL。測(cè)量晶閘管整流裝置的內(nèi)阻須測(cè)量整流裝置的理想空載電壓Ud0，而Ud0是無(wú)法直接測(cè)量的，為此應(yīng)用伏安比較法，實(shí)驗(yàn)線路如圖41所示。n(rpm)Id(A) 第三章 參數(shù)測(cè)量與計(jì)算本次課程設(shè)計(jì)中的參數(shù)計(jì)算主要指兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算，進(jìn)行參數(shù)計(jì)算所需數(shù)據(jù)的一部分是通過(guò)單元調(diào)試和實(shí)際測(cè)量獲得，其余部分?jǐn)?shù)據(jù)可以從圖紙和資料中獲取。b. 發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)電樞電流Id=，n=1200rpm。n(rpm)Id(A)（6）電流單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)a. 按圖51接線，取給定Ug為負(fù)給定，電流反饋電壓為正極性，接入電流調(diào)節(jié)器；同時(shí)電流調(diào)節(jié)器接成PI調(diào)節(jié)器（R=5KΩ，C=2uF），調(diào)節(jié)器輸出接Uct。b. 電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，直流發(fā)電機(jī)空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速n=1200rpm。調(diào)節(jié)器限幅值A(chǔ)SR正限幅ASR負(fù)限幅ACR正限幅ACR負(fù)限幅（5）轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)a. 按圖51接線，取給定電壓Ug為負(fù)極性給定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為正極性，接入電流調(diào)節(jié)器（因其輸出帶驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)），同時(shí)調(diào)節(jié)器接成PI調(diào)節(jié)器（R=20KΩ，C=1uF），其輸出接Uct。d. 觀察PI特性調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器（反饋電阻R=40kΩ，電容C=1uF），一輸入端接給定電壓Ug（Ug=），突加給定電壓，用示波器觀察、記錄調(diào)節(jié)器輸出波形。b. 調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值調(diào)整調(diào)節(jié)器接成P調(diào)節(jié)器(放大倍數(shù)要盡可能大)，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的任意一個(gè)輸入端，當(dāng)加入一定的正給定電壓（ ）時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器，使調(diào)節(jié)器輸出電壓為指定值即可；當(dāng)輸入端加入負(fù)給定時(shí)（－），調(diào)整正限幅電位器，使調(diào)節(jié)器輸出正限幅為指定值。（4）速度、電流調(diào)節(jié)器（ASR、ACR）的調(diào)試a. 調(diào)節(jié)器調(diào)零將調(diào)節(jié)器接成P (比例)調(diào)節(jié)器（即將DJK08中的可調(diào)電阻（40kΩ）接到運(yùn)放的反相輸入端和輸出端），調(diào)節(jié)器所有輸入端接地。（3）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定a. 給定電壓Ug接DJK021上的移相控制電壓Uct的輸入端，三相全控整流電路接直流電動(dòng)機(jī)，Ld用500mH，輸出給定調(diào)到零。（2）電流反饋系數(shù)的整定 a. 將給定電壓Ug接入DJK021移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負(fù)載R，Ug調(diào)到零。一般可確定移相控制電壓的最大允許值為Uctmax=＇，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0～Uctmax。測(cè)出在
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