(1)逻辑无环流可逆调速系统对逻辑控制有何要求?
(2)思考逻辑无环流可逆调速系统中“推β”环节的组成原理和作用如何? 七、实验方法
(1)逻辑无环流调速系统调试原则
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先双闭环、后逻辑无环流,即先使正反桥的双闭环正常工作,然后再组成逻辑无环流。 ④先调整稳态精度,后调动态指标。
(2)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试
①打开DJK01总电源开关,操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关,观察输入的三相电网电压是否平衡。
②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。
③用10芯的扁平电缆,将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关,拨动 “触发脉冲指示”钮子开关,使“窄”的发光管亮。
④观察A、B、C三相的锯齿波,并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器(在各观测孔左侧),使三相锯齿波斜率尽可能一致。
⑤将DJK04上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接,将给定开关S2
拨到接地位置(即Uct=0),调节DJK02-1上的偏移电压电位器,用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔” VT1的输出波形,使α=150°(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角,它的0°是从自然换流点开始计算,而单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算,两者存在相位差,前者比后者滞后30°)。
⑥适当增加给定Ug的正电压输出,观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形,此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。
⑦用8芯的扁平电缆,将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连,使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。
⑧将DJK02-1面板上的Ulf端接地,用20芯的扁平电缆,将DJK02-1的“正、反桥触发脉冲输出”端和DJK02“正、反桥触发脉冲输入”端相连,分别将DJK02正桥和反桥触发脉冲的六个开关拨至“通”,观察正桥VT1~VT6和反桥VT1'~VT6'的晶闸管的门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。
(3)控制单元调试
① 移相控制电压Uct调节范围的确定
直接将DJK04“给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端,“三相全控整流”输出接电阻负载R,用示波器观察Ud的波形。当给定电压Ug由零调大时,Ud将随给定电压的增大而增大,当Ug超过某一数值时,此时Ud接近为输出最高电压值Ud',一般可确定“三相全控整流”输出允许范围的最大值为Udmax=0.9Ud',调节Ug使得“三相全控整流”输出等于Udmax,此时将对应的Ug'的电压值记录下来,Uctmax= Ug',即Ug的允许调节范围为0~Uctmax。如果我们把输出限幅定为Uctmax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Ug'于下表中:
Ud' Udmax=0.9 Ud' Uctmax=Ug' 将给定退到零,再按“停止”按钮,结束步骤。
②调节器的调零
将DJK04中“调节器I”所有输入端接地,再将DJK08中的可调电阻120K接到“调节器I”的“4”、“5”两端,用导线将“5”、“6”短接,使“调节器I”成为P (比例)调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II“7”端的输出,调节面板上的调零电位器RP3,使之输出电压尽可能接近于零。
将DJK04中“调节器II”所有输入端接地,再将DJK08中的可调电阻13K接到“调节器II”的“8”、“9”两端,用导线将“9”、“10”短接,使“调节器II”成为P(比例)调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II的“11”端,调节面板上的调零电位器RP3,使之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”短接线去掉,将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端,使调节器成为PI (比例积分)调节器,将“调节器I”的所有输入端的接地线去掉,将DJK04的给定输出端接到调节器I的“3”端,当加+5V的正给定电压时,调整负限幅电位器RP2,使之输出电压为-6V;当调节器输入端加-5V的负给定电压时,调整正限幅电位器RP1,使之输出电压为+6V。
把“调节器II”的“9”、“10”短接线去掉,将DJK08中的可调电容0.47uF接入“9”、“10”两端,使调节器成为PI(比例积分)调节器,将“调节器II”的所有输入端的接地线去掉,将DJK04的给定输出端接到调节器II的“4”端。当加+5V的正给定电压时,调整负限幅电位器RP2,使之输出电压尽可能接近于零;当调节器输入端加-5V的负给定电压时,调整正限幅电位器RP1,使调节器的输出正限幅为Uctmax。
④“转矩极性鉴别”的调试
“转矩极性鉴别”的输出有下列要求: 电机正转,输出UM为“1”态。 电机反转,输出UM为“0”态。
将DJK04中的给定输出端接至DJK04-1的“转矩极性鉴别”的输入端,同时在输入端接上万用表以监视输入电压的大小,示波器探头接至“转矩极性鉴别”的输出端,观察其输出高、低电平的变化。“转矩极性鉴别”的输入输出特性应满足图1-27a所示要求,其中Usr1=-0.25V,Usr2=+0.25V。
⑤“零电平检测”的调试 其输出应有下列要求:
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。
其调整方法与“转矩极性鉴别”的调整方法相同,输入输出特性应满足图1-27b所示要求,其中Usr1=0.2V,Usr2=0.6V。
⑥“反号器”的调试 A、调零(在出厂前反号器已调零,如果零漂比较大的话,用户可自行将挂件打开调零),将反号器输入端“1”接地,用万用表的毫伏档测量“2”端,观察输出是否为零,如果不为零,则调节线路板上的电位器使之为最小值。
B、测定输入输出的比例,将反号器输入端“1”接“给定”,调节“给定”输出为5V电压,用万用表测量“2”端,输出是否等于-5V电压,如果两者不等,则通过调节RP1使输出等于负的输入。再调节“给定”电压使输出为-5V电压,观测反号器输出是否为5V。
⑦“逻辑控制”的调试
测试逻辑功能,列出真值表,真值表应符合下表:
输入 UM 1 1 0 0 0 1 UI 输出 UZ(Ulf) UF(Ulr) 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 调试方法:
A、首先将“零电平检测”、“转矩极性鉴别”调节到位,符合其特性曲线。给定接“转矩极性鉴别”的输入端,输出端接“逻辑控制”的Um。“零电平检测”的输出端接“逻辑控制”的UI,输入端接地。
B、将给定的RP1、RP2电位器顺时针转到底,将S2打到运行侧。
C、将S1打到正给定侧,用万用表测量“逻辑控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端,“3”、“6”端输出应为高电平,“4”、“7”端输出应为低电平,此时将DJK04中给定部分S1开关从正给定打到负给定侧,则“3”、“6”端输出从高电平跳变为低电平,“4”、“7”端输出也从低电平跳变为高电平。在跳变的过程中的“5”,此时用示波器观测应出现脉冲信号。
D、将“零电平检测”的输入端接高电平,此时将DJK04中给定部分S1开关来回扳动,“逻辑控制”的输出应无变化。
⑧转速反馈系数α和电流反馈系数β的整定
直接将给定电压Ug接入DJK02-1上的移相控制电压Uct的输入端,整流桥接电阻负载,测量负载电流和电流反馈电压,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Id =l.3A时,“电流反馈与过流保护”的“2”端电流反馈电压Ufi=6V,这时的电流反馈系数β= Ufi/Id= 4.615V/A。
直接将“给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端,“三相全控整流”电路接直流电动机作负载,测量直流电动机的转速和转速反馈电压值,调节“转速变换”上的转速反馈电位器RP1,使得n =150Orpm时,转速反馈电压Ufn=-6V,这时的转速反馈系数α =Ufn/n =0.004V/(rpm)。
(4)系统调试 根据图5-1接线,组成逻辑无环流可逆直流调速实验系统,首先将控制电路接成开环(即DJK02-1的移相控制电压Uct由DJK04的“给定”直接提供),要注意的是Ulf,Ulr不可同时接地,因为正桥和反桥首尾相连,加上给定电压时,正桥和反桥的整流电路会同时开始工作,造成两个整流电路直接发生短路,电流迅速增大,要么DJK04上的过流保护报警跳闸,要么烧毁保护晶闸管的保险丝,甚至还有可能会烧坏晶闸管。所以较好的方法是对正桥和反桥分别进行测试:先将DJK02-1的Ulf接地,Ulr悬空,慢慢增加DJK04的“给定”值,使电机开始提速,观测“三相全控整流”的输出电压是否能达到250V左右(注意:这段时间一定要短,以防止电机转速过高导致电刷损坏);正桥测试好后将DJK02-1的Ulr接地,Ulf悬空,同样慢慢增加DJK04的给定电压值,使电机开始提速,观测整流桥的输出电压是否能达到250V左右。
开环测试好后,开始测试双闭环,Ulf和Ulr同样不可同时接地。DJK02-1的移相控制电压Uct由DJK04“调节器II”的“11”端提供,先将DJK02-1的Ulf接地,Ulr悬空,慢慢增加DJK04的给定电压值,观测电机是否受控制(速度随给定的电压变化而变化)。正桥测试好,将DJK02-1的Ulr接地,Ulf悬空,观测电机是否受控制(注意:转速反馈的极性必须互换一下,否则造成速度正反馈,电机会失控)。开环和闭环中正反两桥都测试好后,就可以开始逻辑无环流的实验。
(5)机械特性n =f(Id)的测定
当系统正常运行后,改变给定电压,测出并记录当n分别为1200rpm、800rpm时的正、反转机械特性n=f(Id),方法与双闭环实验相同。实验时,将发电机的负载R逐渐增加(减小电阻R的阻值),使电动机负载从轻载增加到直流并励电动机的额定负载Id =1.1A。记录实验数据:
正转: n(rpm) Id(A)
n(rpm) Id(A) 反转: N(rpm) Id(A) n(rpm) Id(A) 800 1200 800 1200 (6)闭环控制特性n=f(Ug)的测定
从正转开始逐步增加正给定电压,记录实验数据 n(rpm) Ug(V) 从反转开始逐步增加负给定电压,记录实验数据 n(rpm) Ug(V) (7)系统动态波形的观察
用双踪慢扫描示波器观察电动机电枢电流Id和转速n的动态波形,两个探头分别接至“电流反馈与过流保护”的“2”端和“转速变换”的“3”端。
①给定值阶跃变化(正向启动→正向停车→反向启动→反向切换到正向→正向切换到反向→反向停车)时的Id、n的动态波形。
②改变调节器I和调节器II的参数,观察动态波形的变化。 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n =f(Ug)。
(2)根据实验结果,画出两种转速时的正、反转闭环机械特性n =f(Id),并计算静差率。 (3)分析调节器I、调节器II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,系统能量转换情况。 九、注意事项
(1)参见实验三的注意事项。
(2)在记录动态波形时,可先用双踪慢扫描示波器观察波形,以便找出系统动态特性较为理想的调节器参数,再用数字储存式示波器记录动态波形。
(3)实验时,应保证“逻辑控制”工作逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。
(4)DJK04、DJK04-1与DJK02-1不共地,所以实验时须短接DJK04、DJK04-1与DJK02-1的地。
电机控制实验指导书
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