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电力拖动控制系统实验指导书北京联合大学自动化学院电气传动实验室 电气工程教研室实验一、转速单闭环直流调速系统静特性综合实验一、实验目的熟悉转速单闭环直流调速系统的组成，各环节的结构形式及其之间的联接。掌握转速单闭环直流调速系统的一般调试方法及电流截止负反馈的整定。通过实验，加深理解负反馈原理及转速负反馈电流截止负反馈在调速系统中的作用。二、系统的组成及工作原理简单的晶闸管-电动机开环系统由于静态速降较大，静差率和调速范围往往不能互相兼顾。引入转速负反馈组成单闭环调速系统能够使静态速降减小，从而使静差率减小，调速范围增大。转速负反馈单闭环系统一般带有电流截止负反馈环节，其作用在于限制系统起动时冲击电流和堵转电流，而且对系统的稳定运行不会产生任何副作用。附图1是具有电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的实验电路。图中测速发电机TG与电动机M同轴刚性联接，其输出电势ETG与电动机转速n成正比，ETG经给定与速度反馈单元板FGS中的速度变送环节变换为合适的电压Ufn作为转速反馈信号送入转速调节器ASR（采用电流调节器板ACR）的反馈输入端，与使转速调节器给定输入端的转速给定信号Usn进行综合和调节，使转速调节器的输出作为触发器GTS（或GTD）的控制电压Uc，晶闸管触发器在Uc的控制下输出一定的整流电压Ud向直流电动机电枢供电，以获取所需转速n。实验主电路采用由VF1和VF2单元板组成的三相全控桥式整流电路向电动机电枢供电。直流发电机G作为直流电动机M的负载与电动机同轴安装，调节发电机的负载电阻R则可改变电动机的转矩即电动机电枢电流Id。本系统转速调节器采用比例调节器属于有静差调速系统，改变使转速调节器的放大倍数Kp即可改变系统静特性硬度（注意Kp不宜过大，否则系统将不能稳定工作）。系统在正常稳定运行时，由于电动机电枢电流Id小于截止电流Ic，电流截止负反馈不起作用，系统表现为只有转速负反馈的单闭环系统，改变给定电压Usn即可调整电动机的转速n，系统在给定电压的作用下稳定工作并通过转速反馈环节的作用抑制环内前向通道上的一切扰动，力图维持转速不变，此时系统的静特性较硬，转速降落很小。当电动机电枢电流Id大于截止电流Ic后，由电流反馈单元TCV取出与电流成正比的电流反馈信号Ufi（电流反馈单元TCV中的十Ufi1）将大于比较电压Ucp（ACR单元板中的稳压管V3的稳压值，使稳压管击穿），此时电流截止负反馈信号Ufi进入转速调节器的输入端，经转速调节器综合调节后控制晶闸管整流器输出电压Ud使电枢电流不超过允许值，由于电流截止负反馈的作用使系统在这一段的特性很软，形成了所谓的挖土机特性。电流截止负反馈环节在比较电压Ucp（即稳压管稳压值）确定后（本实验装置为6V）调节TCV单元板中电流反馈电位器RP1可整定截止电流的大小，若改变转速调节器的电流截止负反馈，输入端输入电阻可调整堵转电流的大小。三、实验设备和仪器DSC—1型晶闸管直流调速系统实验装置。1台三相整流变压器1台直流电动机一发电机一测速发电机组1套平波电抗器1台负载变阻箱（或灯箱）1台变阻器2只直流电流表1只转速表1只万用表1只长余辉双踪示波器1台四、接线指导本实验所用实验单元板为给定与速度反馈单元板FGS；电流调节器单元板ACR；单触发器单元板GTS；主电路单元板VF1、VF2；电流反馈器单元板TCV；仪表单元板PVD，PAD2；参数单元板PCB。晶闸管整流电路采用VF1和VF2单元板组成的三相全控桥式整流电路，主电路的元件及接线参见附图2。触发电路采用GTS单元板，其中M；～M。端与VF；、VF。中的对应端相连接。转速调节器采用实验装置中的电流调节器ACR单元板，将不用的输入端对共地点短接，其它接线参照附图进行。各单元板的+15V、-15V端及共地端“⊥”都必须对应连接并与电源箱上稳压电源的对应端子相连接。五、实验内容及要求有关单元及系统调试。测出开环系统的机械特性。测出转速单闭环系统的静特性。计算比较开环系统与闭环系统静差率S。整定电流截止负反馈的电流转折点，测出加入电流截止负反馈后的转速单闭环系统的静特性，并观察和记录系统在突加给定起动时的电流id(t)和n(t)的波形。六、实验步骤系统的开环调试系统按开环接线，将GTS单元板的控制电压Uc端直接与FGS中Usn相连接，由FGS中的给定电位器RP3调节控制电压Uc来改变控制角α和与之相对应的晶闸管整流器输出电压Ud，对电动机进行调速。开环系统机械特性研究（电流连续段）系统开环运行，实验电路如附图。(1).测定高速时的开环机械特性缓慢调整给定电位器RP3，使电动机空载转速为nN的80％。合上发电机负载开关S并逐步减小负载电阻R，使电动机电枢电流Id由空载增至（1.1～1.2）IN，测量并记录几组Ud、Id、n的数值填入表1，根