电力拖动实验指导书数字.docx
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电力拖动实验指导书数字
实验一单闭环数字PID直流调速系统
一、实验目的
1、了解数字调节器原理及应用。
2、学习数字调节器的操作及参数设置。
3、利用数字调节器设计闭环系统。
二、实验线路及原理
为了提高直流调速系统的动静态性能指标，可以采用闭环系统。
图1-1所示的是速度单闭环直流调速系统原理图。
在转速反馈的单闭环直流调速系统中，将反映转速变化情况的测速发电机的电压信号经过速度变换器后接至数字调节器的输入端，与速度给定相比较，数字调节器的输出用来控制整流桥的触发装置，从而构成速度反馈系统。
图1-1速度单闭环直流调速系统原理图
三、实验内容
1、交直流调速实验台的调试；
2、基本控制单元调试；
3、移相控制电压Uct不变时的直流电动机开环特性的测定；
4、转速反馈的单闭环直流调速系统；
四、实验设备
1、交直流调速实验台
2、JPDL04实验箱
3、JPDL05实验箱
4、JPDL08实验箱
5、JPDJ32直流电动机
6、JPDJ34直流发电机
7、JPDJ37实验箱
8、JPDJ47-1电机导轨、测速编码器
9、示波器、万用表
五、注意事项
1、系统开环运行时，不能突加给定电压而起动电机，应逐渐增加给定电压，避免电流冲击；
2、通电实验时，可先用电阻作为整流桥的负载，待电路正常后，再换接电动机负载；
3、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。
4、在进行直流电机联线时一定要注意先给电动机的励磁加上直流电源，然后再给电枢逐渐加上电源，以免造成“飞车”。
六、实验步骤
1、直流电机开环外特性的测定
（1）按图1-2主电路接线（注意给电动机和发电机加励磁电压），将JPDJ37上的滑动变阻器全部左旋到最大，将JPDL08挂箱上的偏移电压调节旋钮Rp左旋到底。
检查无误后打开实验台左侧总电源开关（现在切勿按下启动按钮），打开电压表、电流表电源开关，观察各指示灯与电压表指示是否正常。
图1-2主电路图
（2）电源控制屏交流电源输出切换到“直流调速”。
JPDL08“触发电路脉冲指示”应显示“宽脉冲”。
（3）将JPDL08挂箱上的UIf端接地，将正组触发脉冲的六个开关向上拨至“接通”，
（4）按下启动按钮，调节JPDL08挂箱上的偏移电压调节旋钮Rp（约3-4圈），使电机启动升速；一直到转速900转左右。
记录第一组数据于表1-1，逐渐调节A1A2电阻值，记录相应数据，直到电流Id接近0.5A,记录数据于表1-1中。
表1-1
n/（r/min）
Id（A）
（5）测试完后，将偏移电压调节旋钮Rp左旋到底，按下红色的停止按钮。
2、单闭环直流调速系统
（1）按图1-3转速单闭环接线，主电路同上如图1-2。
确定电源控制屏交流电源输出切换到“直流调速”,将JPDL08挂箱上的UIf端接地，偏移电压调节旋钮Rp左旋到底。
将所加负载的滑动变阻器左旋到底。
图1-3转速单闭环
（2）按下启动按钮，打开调节器电源，通过调节器面板的方向键，使SV值为6，电动机则自动运行在大约860转左右，记录第一组数据于表1-2，逐渐右旋A1、A2两端电阻，改变负载的大小，一直使电流Id接近0.6A，依次将数据记录表1-2中。
（注意使电流Id<0.6A,实验过程不要调节Rp）降低调节器SV值为5.5，转速n=800r/min左右，逐渐左旋A1、A2两端电阻，依次测量静态特性曲线并记录于下表1-3中。
（3）实验完成后将负载变阻器左旋到底，按下停止按钮，关闭总电源。
表1-2
n（r/min）
Id（A）
表1-3
n/（r/min）
Id（A）
七、实验报告
1、根据实验数据，画出直流电动机开环机械特性；写出相关公式。
2、根据实验数据，画出转速反馈的单闭环直流调速系统的机械特性；
3、测定开环特性和闭环特性时，整流电压Ud和控制角α是如何变化的？
4、如果接错转速反馈的极性，会产生什么现象？
转速反馈接线脱落又会产生什么现象？
实验二双闭环数字直流调速系统
一、实验目的
1、掌握闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理；
2、掌握双闭环直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定；
二、实验线路及原理
双闭环直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节。
由于调速系统的主要参量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可抑制电网电压扰动对转速的影响，实验系统的组成如图2-1所示。
系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压Ug的大小即可改变电机的转速。
速度调节器（ASR）、电流调节器（ACR）均设有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制启动电流的目的；ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制移相角α的目的。
启动时，当加入给定电压Ug后，ASR即饱和输出，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Ug=Ufn），并在出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定动行在略低于给定转速的数值上。
图2-1双闭环直流调速系统原理图
三、实验内容
1、各控制单元调试；
2测定开环机械特性及高、低速时系统闭环静态特性n=f（Id）；
3闭环控制特性n=f（Ug）的测定；
4记录系统动态波形。
四、实验设备
1、交直流调速实验台
2、JPDL04实验箱
3、JPDL05实验箱
4、JPDL08实验箱
5、JPDJ32直流电动机
6、JPDJ34直流发电机
7、JPDJ47-1电机导轨、旋转编码器
8、JPDJ37实验箱；
9、示波器、万用表。
五、注意事项
1、系统开环运行时，不能突加给定电压而启动电机，应逐渐增加给定电压，避免电流冲击；
2、双踪慢扫描示波器的两个探头的地线是通过示波器外壳接地的，故在使用时，必须使两控头的地线同电位，在实验时只用一根地线即可，以免造成短路事故；
六、实验步骤
1、开环外特性的测定
实验步骤和数据参考上个实验，抄录于表2-1.
表2-1
n/（r/min）
Id（A）
图2-2
2、系统双闭环特性测试
图2-3
按图2-2，图2-3接线。
确定电源控制屏交流电源输出切换到“直流调速”,将JPDL08挂箱上的UIf端接地，偏移电压调节旋钮Rp左旋到底。
将所加负载的滑动变阻器左旋到底。
按下启动按钮，打开调节器电源，通过调节器面板的方向键，使SV值为6，电动机则自动运行在大约800-900转左右，记录第一组数据于表2-2，逐渐右旋A1、A2两端电阻，改变负载的大小，依次将数据记录表2-2中。
（注意使电流Id<0.6A，实验过程不要调节Rp）
表2-2
n（r/min）
Id（A）
表2-3
n（r/min）
Id（A）
降低调节器SV值为5.5，转速n=800r/min左右，逐渐左旋A1、A2两端电阻，依次测量静态特性曲线并记录于下表2-3中。
实验完成后确认负载变阻器左旋到底，按下停止按钮，关闭总电源。
3、系统动态特性的观察（选*）
用双踪示波器观察动态波形。
在不同的系统参数下（速度调节器的增益、速度调节器的积分电容、电流调节器的增益、电流调节器的积分电容、速度反馈的滤波电容、电流反馈的滤波电容），用记忆示波器观察、记录下列动态波形：
（1）突加负载（20%～100%）时的电动机电枢电流波形和转速波形；
（2）突降负载（100%～20%）时电动机的电枢电流波形和转速波形。
八、实验报告
1、根据实验数据，画出闭环控制特性曲线n=f（Ug）；写出相关公式。
2、根据实验数据，画出两种转速时的闭环机械特性n=f（Id）；写出相关公式。
3、如何估计ASR、ACR参数变化对动态过程的影响？
4、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？
5、电流负反馈线未接好或极性接错，会产生什么后果？
6、转速反馈线接错极性会产生什么现象？
实验三交流变频器调速控制
一、实验目的
1、通过对MM440变频器的调试，了解通用变频器的工作原理。
2、通过对MM440变频器的调试，了解异步电动机调速的原理。
3、通过对MM440变频器的调试，掌握变频器的各种运行方式。
二、实验原理
如图3-1所示是MM440变频器的原理图，上半部分是主回路由L1，L2，L3输入三相电源，一般是线电压为380V动力电源，通过内部的整流滤波变成直流电源，经过逆变电路输出给交流电动机电动机。
下半部分为控制回路，左边为输入，右边为输出，1、2端子为模拟电源，3、4端子为模拟输入通道1，10、11端子为模拟输入通道2。
5、6、7、8、16、17端子是多功能输入数字输入端子。
9、28端子是数字信号电源。
15、16温度保护端子。
右边部分是输出部分，12、13端子是模拟输出通道1；26、27是模拟输入通道2。
29，30是RS485通讯接口，遵循西门子USS协议，通过485模块可以与电脑连接。
图3-1变频器原理图
三、实验内容
1、变频器的面板给定频率调试。
2、变频器的数字端子给定调试。
3、变频器的模拟量给定调试。
四、实验步骤
将三相电源接入L1，L2，L3（已接好），变频器输出U，V，W接入鼠笼电机，星型接法。
一台使用过的变频器，或者不知道内部参数状态的情况下，都需要对其进行出厂值参数的初始化。
初始化过程：
a）设置参数P0003=3。
按P找到P003，按P进入，选3，按P退出。
b）设置参数P0010=30
c）设置参数P0970=1，显示busy，等待……
d）完成后显示P0970复位完成。
按FN再按P回到频率显示。
1、面板控制
面板方式给定参数设定，
设置参数，P0700[0]=1选P0700后，按P出现un000再按P，选1。
命令给定来源于面板
设置参数，P1000[0]=1频率给定来源于面板
控制正反转,使用面板上的双箭头按键
这样参数设定完毕，按FN，使面板显示r0000后按P就可以通过面板调试了，面板上的启动，停止，反转，频率上升▲频率下降▼。
调节频率测量转速，观察现象并记录数据填入表3-1。
表3-1
给定频率（Hz）
10
15
20
25
30
35
40
45
50
UAB
2、数字端子输入调试
（1）数字输入如图3-1中端子5，6，7，8，16，17，9部分（内部已经接好），只需要拨动开关进行数字量的给定，变频器输出U，V，W接入鼠笼电机，星型接法。
（2）参数设置：
设置参数，P0003=3，表示专家级用户
设置参数，P0700[0]=2命令给定来源于数字端子控启动停止
设置参数，P1000[0]=3频率给定来源于端子设定的固定频率
设置参数，P0701[0]=17固定频率二进制编码Din1
设置参数，P0702[0]=17固定频率二进制编码Din2
设置参数，P0703[0]=17固定频率二进制编码Din3
设置参数，P0705[0]=1正转Din5
设置参数，P1001[0]=5
设置参数，P1002[0]=10
设置参数，P1003[0]=15
设置参数，P1004[0]=25
设置参数，P1005[0]=35
设置参数，P1006[0]=40
设置参数，P1007[0]=45
设置完毕，这样参数设定完毕后，按FN，使面板显示r0000后按P就可以通过面板调试了。
通过拨动数字开关（往上拨动为接通），就可以进行端子调试了。
16（Din5）正转，17（Din6）反转，5（Din1），6（Din2），7（Din3）二进制编码控制多段频率给定值，通过编码调节输出频率，观察现象，将数据填入下表3-2中。
表3-2
数字编码
（7、6、5）
001
010
011
100
101
110
111
面板显示
Din5=1方向
1
1
1
1
1
1
1
UAB
3、模拟量给定频率调试
（1）将本实验挂箱的4.7K电位器器两端接1、2两个端子，将电位器的中间段连接4号端子，10V直流电源正连接3号端子。
（2）参数设置：
设置参数，P0003=3表示专家级用户
设置参数，P0700[0]=2命令给定来源于数字端子控启动停止
设置参数，P1000[0]=2频率给定来源于模拟输入通道1
设置参数，P705[0]=1电机正转Din5控制
设置参数，P706[0]=2电机反转Din6控制
完成以后就可以开始工作了，16（Din5），17（Din6）控制正反转，频率给定用电位器调压给定。
测量电位器给定电压，观察转速，记录数据表3-3。
表3-3
给定电压（ADC1+ADC1-）
1v
2v
3v
4v
5v
6v
面板显示频率
五、实验报告
1、画出面板控制V/F曲线,分析所测数据的含义。
2、画出数字输入多段调速频率变化曲线，分析所测数据的含义。
3、画出模拟量输入给定电压与频率关系曲线,分析所测数据的含义。
兰亭序
永和九年，岁在癸丑，暮春之初，会于会稽山阴之兰亭，修禊事也。
群贤毕至，少长咸集。
此地有崇山峻岭，茂林修竹；又有清流激湍，映带左右，引以为流觞曲水，列坐其次。
虽无丝竹管弦之盛，一觞一咏，亦足以畅叙幽情。
是日也，天朗气清，惠风和畅，仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也。
夫人之相与，俯仰一世，或取诸怀抱，晤言一室之内；或因寄所托，放浪形骸之外。
虽取舍万殊，静躁不同，当其欣于所遇，暂得于己，快然自足，不知老之将至。
及其所之既倦，情随事迁，感慨系之矣。
向之所欣，俯仰之间，已为陈迹，犹不能不以之兴怀。
况修短随化，终期于尽。
古人云：
“死生亦大矣。
”岂不痛哉！
每览昔人兴感之由，若合一契，未尝不临文嗟悼，不能喻之于怀。
固知一死生为虚诞，齐彭殇为妄作。
后之视今，亦犹今之视昔。
悲夫！
故列叙时人，录其所述，虽世殊事异，所以兴怀，其致一也。
后之览者，亦将有感于斯文。
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