逻辑无环流控制可逆直流调速系统

实验二 逻辑无环流可逆直流调速系统

一．实验目的

1．了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。 2．掌握各控制单元的原理，作用及调试方法。 3．掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。 4．了解逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。

二．实验内容

1．控制单元调试。 2．系统调试。

3．正反转机械特性n=f(Id)的测定。 4．正反转闭环控制特性n=f(Ug)的测定。 5．系统的动态特性的观察。

三．实验系统的组成及工作原理

逻辑无环流系统的主电路由二组反并联的三相全控整流桥组成，由于没有环流，两组可控整流桥之间可省去限制环流的均衡电抗器，电枢回路仅串接一个平波电抗器。

控制系统主要由速度调节器ASR，电流调节器ACR，反号器AR，转矩极性鉴别器DPT，零电流检测器DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器，电流变换器FBC，速度变换器FBS等组成。其系统原理图如图1所示。

正向起动时，给定电压Ug为正电压，无环流逻辑控制器的输出端Ublf为“0”态，Ublr

为“1”态，即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲封锁，主电路正组可控整流桥工作，电机正向运转。

减小给定时，Ug

反向运行时，Ublf为“1”态，Ublr为“0”态，主电路反组可控整流桥工作。 无环流逻辑控制器的输出取决于电机的运行状态，正向运转，正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态，Ublf为“0”态，Ublr为“1”态，保证了正桥工作，反桥封锁；反向运转，反转制动本桥逆变，正转制动它桥逆变状态，则Ublf为“1”态，Ublr为“0”态，正桥被封锁，反桥触发工作。由于逻辑控制器的作用，在逻辑无环流可逆系统中保证了任何情况下两整流桥不会同时触发，一组触发工作时，另一组被封锁，因此系统工作过程中既无直流环流也无脉冲环流。

122DZS1GUg214ASR313546DPT121DLC5343423FBCU87UctACRMCL-33MVW11AR22DPZ21FBS2TGG

图1 逻辑无环流可逆直流调速系原理框图

四．实验设备及仪器

1．电力电子及电气传动教学实验台主控制屏 2．MCL-33挂箱 3．MCL-34挂箱

4．二踪慢扫描示波器 5．万用电表

6．MEL-03（或自配滑线变阻器） 7．电容挂箱MEL-11

8．电机导轨及测功机、转速转矩显示挂箱MEL-13（或电机导轨及测速发电机、直流发电机与滑线变阻器） 9．直流电动机M03

五．实验预习

1．熟悉系统的接线图，分析逻辑无环流可逆直流调速系统的原理。 2．复习逻辑无环流可逆直流调速系统从正转切换到反转过程中，整流电压Ud，电枢电流Id，转速n的动态波形图。

六．注意事项

1．实验时，应保证逻辑控制器工作，逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。

2．为了防止意外，可在电枢回路串联一定的电阻，如工作正常，则可随Ug的增大逐渐切除电阻。

七．实验方法

1． 按图2接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

图2

(1) 连上+15V、-15V电源。

(2) 用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。

o

(3) 检查相序，用示波器观察“1”,“2”双脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲60，则相序正确，否则，应调整输入电源。 (4) 观察U相与“1”孔的相位，此时“1”孔的第一个脉冲的上升沿应处于正弦波的ωt=120°处。若不是，则调节MCL-33上Uct右侧的电位器改变“偏移电压”Ub。 (5) 用万用表检查Ublf,,Ublr的电压，不能同时为低电平。 2．控制单元调试

(1) 按实验一的方法调试FBS，ASR，ACR。 (2) 反号器（AR）的调试：

图3

按图3接线，测定输入输出比例，输入端加+5V电压，调节RP，使输出端为-5V。 (3) 电平检测器的调试：

A）测定转矩极性鉴别器（DPT）的环宽，要求环宽为0.4~0.6V，记录高电平值，调节RP使环宽对称纵坐标。 具体方法：

图4

按图4接线，调节给定Ug，使DPT的“1”端得到约0.3V电压，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。

调节负给定，从0V起调，当DPT的“2”端从“0”变为“1”时，检测DPT的“1”端应为-0.3V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等。

B)测定零电流检测器（DPZ）的环宽，要求环宽也为0.4~0.6V，调节RP，使回环向纵坐标右侧偏离0.1~0.2V。 具体方法：

按图5接线，调节给定Ug，使DPZ的“1”端为0.7V左右，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。

图5

减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.1~0.2V范围内，否则应继续调整电位器RP。

按测得数据，画出两个电平检测器的回环。 对电平检测器的输出应有下列要求 转矩极性鉴别器DPT：

电机正转 输出UM为“1”态 电机反转 输出UM为“0”态 零电流检测器DPZ：

主回路电流接近零 输出UI为“1”态 主回路有电流 输出UI为“0”态 C）逻辑控制器（DLC）的调试：

测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合下表： 输入 输出 UM UI U（ ZUblf）U（ FUblr）1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 调试时的阶跃信号可从给定器得到。 调试方法：

(a) 给定电压顺时针到底，Ug输出约为12V。 (b) 检测DPZ 输出应为高电平（10V以上），此时上下拨动MCL-18中G（给定）部分S2开关，Ublf、Ublr的输出应为高、低电平变化，同时用示波器观察DLC的“5”，应出现脉冲，用万用表测量，“3”与“Ublf”，“4”与“Ublr”等电位。

(c) 把DPZ的“2”与DLC 的“2”连线断开，DLC的“2”接地，此时拨动开关S2，Ublr、Ublf输出无变化。

(3) 调节ASR,ACR的串联积分电容，使系统正常，稳定运行。 3．机械特性n=f(Id)的测定

调节n=1600r/min的正、反转机械特性n=f(Id)，方法与实验一相同。 n=1600r/min n(r/min) I(A) 4．闭环控制特性的测定

按实验一的方法测出正、反转时的闭环控制特性n=f(Ug)。 n(r/min) Ug (V) 5．系统动态波形的观察

用二踪慢扫描示波器观察并用数字示波器记录： (1) 给定值阶跃变化（正向起动→正向停车→反向切换到正向→正向切换到反向→反向停车）时的动态波形。

(2) 电机稳定运行于额定转速，Ug不变，突加、突减负载的动态波形。 (3) 改变ASR,ACR的参数，观察动态波形如何变化。

注：电动机电枢电流波形的观察可通过ACR的第“1”端，转速波形的观察可通过ASR的第“1”端。

八．实验报告

1．根据实验结果，画出正、反转闭环控制特性曲线。

2．根据实验结果，画出正、反转闭环机械特性，并计算静差率。 3．分析参数变化对系统动态过程的影响。

4．分析电机从正转切换到反转过程中，电机经历的工作状态，系统能量转换状况。