实验二转速电流双闭环直流调速系统

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。MTGGUn*SGUiUcTASW~VTUd0AIdUnSL220VSFLRgGASRDZSACRFBCFAGTFBSRMUi*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*nU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*iU作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅*imU起限制起动电流的作用；ACR的输出cU作为触发器TG的移相控制电压，利用ACR的输出限幅cmU起限制αmin的作用。当突加给定电压*nU时，ASR立即达到饱和输出*imU，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*nnUU)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-322.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)(tfId和)(tfn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)(dIfn（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*imU，其值一般取为8~6V。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gU接到ACR的输入端，用ACR的输出cU去控制触发移相，当输入gU为负且增加时，通过示波器观察到触发移相角α移至30~15min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gU作为cU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MR放在最大值处，以限制电枢电流。缓慢增加gU，使α≥30°，然后逐步减小主回路中串联的变阻器MR的阻值，直至电流NdII)2.1~1.1(，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iU近似等于已经整定好的ASR输出限幅值*imU，并由此判断iU的极性。继续减小主回路中串联变阻器MR的阻值，使电流NdII5.1，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kRi40~20，FCi4~47.0，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*imgUU。观察主回路电流dI是否小于NI)2.1~1.1(，若出现NdII)2.1~1.1(，则说明原先整定的电流反馈电压iU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iU增加，直至满足要求为止。若当*imgUU时，主回路电流NdII)2.1~1.1(，则可继续减小串联变阻器MR的阻值，直至全部切除，dI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iU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*%)70~%50(imgUU情况下,改变主回路串联变阻器MR的阻值，使NdII%)70~%50(，然后突减或突加给定电压gU，观察并用数字示波器记录电流波形)(tfId。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gU直接送入触发器GT的cU处，逐渐增加gU，使Nnn(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nU,使其为8~6V。判别nU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kRn200~20，FCn4~2，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)(tfn波形。a)突加给定b)突加负载（同轴发电机作为负载，使电流NdII）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Cnc)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*nU及发电机负载电阻Rg，使NNdnnII,,改变发电机负载电阻gR，即可测出系统静特性曲线)(dIfn。(2)降低给定电压*nU，分别测出min/1000rn，min/500rn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？