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转速、电流双闭环直流调速系统实训

⼀、实训⽬的

(1) 了解闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。

(2) 掌握转速、电流双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、⽅法及参数的整定。

(3) 提⾼对系统分析及故障分析处理的能⼒。

⼆、实训所需挂箱及附件

序

号

型号备注

1 MEC01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块

2 PAC10 晶闸管及电抗器组件

3 PAC13 三相TCA785触发

电路组件

该挂箱包含“触发电路”、“正、反桥功放”

等模块

4 PAC31调速控制组件I 该挂件包含“调节器Ⅰ、Ⅱ”、“电压隔离器”、“电流反馈与过流保护”等⼏个模块

5 PAC09A 交直流电源、变压

电力测量器及⼆极管组件

该挂箱包含“±15V”、“±12V”、“ 0～

±15V”直流电源等⼏个模块

6 MEC42 可调电阻器

7 DD03-11电机导轨﹑光码盘测速系统

8 DJ23校正直流测功机

9 DJ15 直流并励电动机

10 慢扫描⽰波器⾃备

11 万⽤表⾃备

三、实训线路及原理

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。转速、电流双闭环直流调速系统是由转速和电流两个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。实训系统的原理框图组成如图6-2所⽰。

启动时，加⼊给定电压U

，“调节器Ⅰ”和“调节器Ⅱ”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

U g =U

固体增塑剂fn

)，并在出现超调后，“调节器Ⅰ”和“调节器Ⅱ”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U

的⼤⼩即可⽅便地改

变电动机的转速。“调节器Ⅰ”、“调节器Ⅱ”均设有限幅环节，“调节器Ⅰ”

的输出作为“调节器Ⅱ”的给定，利⽤“调节器Ⅰ”的输出限幅可达到限制启动电流的⽬的。“调节器Ⅱ”的输出作为“触发电路”的控制电压U

，利⽤“调

节器Ⅱ”的输出限幅可达到限制α

max

的⽬的。

图6-3 双闭环直流调速系统原理框图

四、实训内容

(1) 各控制单元调试。

(2) 测定电流反馈系数β、转速反馈系数α。

(3) 测定开环机械特性及⾼、低转速时系统闭环静态特性n=f(I

)。

(4) 闭环控制特性n=f(U

)的测定。

(5) 观察、记录系统动态波形。

(6) 系统的排故训练

五、实训⽅法

(1) 系统的故障设置与分析请参考第⼆章相关内容。

(2) PAC10和PAC13上的“触发电路”调试见第四章第七节。

(3) 双闭环调速系统调试原则

①先单元、后系统，即先将单元的参数调好，然后才能组成系统。

②先开环、后闭环，即先使系统运⾏在开环状态，然后在确定电流和转速均为负反馈后，才可组成闭环系统。

③先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试转速外环。

④先调整稳态精度，后调整动态指标。

(4) 控制单元调试

①移相控制电压U

调节范围的确定

直接将PAC12的“给定”电压U

g 接⼊PAC13移相控制电压U

的输⼊端，“三相

全控整流”输出接电阻负载R（R接1980Ω：将两个90Ω与两个900Ω串联），负载电阻放在最⼤值，输出给定调到零。按下启动按钮，给定电压U

g 由零调⼤，U

将随给定电压的增⼤⽽增⼤，当U

超过某⼀数值U

g ＇时，U

的波形会出现缺相的现象，这时U

反⽽随U

的增⼤⽽减

少。⼀般可确定移相控制电压的最⼤允许值U

gmax =0.9U

排卵检测仪＇，即U

的允许调节范围为

0～U

gmax 。如果我们把输出限幅定为U

gmax

的话

，

则“三相全控整流”输出范围就被限

定，不会⼯作到极限值状态，保证六个晶闸管可靠⼯作。记录U

＇于下表中：

U g＇

U gmax=0.9U g＇

将给定退到零，再按停⽌按钮切断电源，结束步骤。

②调节器的调零

将PAC31中“调节器Ⅰ”所有输⼊端接地，再将RP1电位器顺时针旋到底（逆时针旋到底为0，顺时针旋到底为10K），⽤导线将“5”、“6”短接，使“调节器Ⅰ”成为P (⽐例)调节器。调节⾯板上的调零电位器RP2，⽤万⽤表的毫伏档测量“调节器Ⅰ“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

将PAC31中“调节器Ⅱ”所有输⼊端接地，再将RP1电位器逆时针旋到底（逆时针旋到底为0，顺时针旋到底为10K），⽤导线将“11”、“12”短接，使“调节器Ⅱ”成为P (⽐例)调节器。调节⾯板上的调零电位器RP2，⽤万⽤表的毫伏档测量调节器Ⅱ“14”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

③调节器正、负限幅值的调整

把“调节器Ⅰ”的“5”、“6”端短接线去掉，此时调节器Ⅰ成为PI (⽐例积分)调节器，然后将PAC09A的给定输出端接到调节器Ⅰ

的“3”端，当加⼀定的正给定时，调整负限幅电位器RP4，使“调节器Ⅰ”的输出负限幅值为-6V，当调节器输⼊端加负给定时，调整正限幅电位器RP3，使之输出电压为最⼩值。

把“调节器Ⅱ”的“11”、“12”端短接线去掉，此时调节器Ⅱ成为PI (⽐例积分)调节器，然后将PAC09A的给定输出端接到调节器Ⅱ

的“4”端，当加⼀定的正给定时，调整负限幅电位器RP4，使之输出电压的绝对值为最⼩值，当调节器输⼊端加负给定时，调整正限幅电位器RP3，使“调节器Ⅱ”的输出正限幅

杏仁脱皮机

值为U

gmax

。

④电流反馈系数的整定

直接将“给定”电压U

g 接⼊PAC13移相控制电压U

的输⼊端，整流桥输出接

IP电话号码

电阻负载R（将两个90Ω串联），负载电阻放在最⼤值，输出给定调到零。

按下启动按钮，从零增加给定，使输出电压升⾼，当U

=220V时，减⼩负载的阻值，调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP1，使得负载电流I d =l.3A时，“2”端I

的的电流反馈电压U

=6V，这时的电流反馈系数β= U

4.615V/A。

⑤转速反馈系数的整定

直接将“给定”电压U

g 接PAC13上的移相控制电压U

的输⼊端，“三相全控整

流”电路接直流电动机负载，L

⽤PAC10上的200mH，输出给定调到零。

按下启动按钮，接通励磁电源，从零逐渐增加给定，使电机提速到n =1500rpm

时，调节“速度变换”上转速反馈电位器RP1，使得该转速时反馈电压U

=-6V，

这时的转速反馈系数α =U

fn电动加油泵

/n =0.004V/(rpm)。

(5) 开环外特性的测定

① PAC13上的移相控制电压U

g 由PAC09A上的“给定”输出U

直接接⼊，直流

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