双闭环直流调速系统 ACR设计（西门子最佳整定法）与系统实验.docxVIP

第 第2页（共24页） 第 第 PAGE #页(共24页) 双闭环直流调速系统AC戏计(西门子最佳整定法)与系 统实验 计信学院 06自动化2班 张学锋 2006003948 摘要：本次课程设计主要研究的是双闭环直流调速系统电流调节器的设计。 采用的直流双闭环调速 系统的设计是从内环到外环，即先设计好电流环后将其等效成速度环中的一个环节，再对速度环进 行设计。首先对调速系统的方案进行选择，再进行触发电路的选择和控制电路的设计，以及双闭环 直流调速系统的动态设计。 根据技术要求，采用西门子最佳整定法对系统进行动态校正， 并确定ACR 调节器的机构型式以及参数。根据设计结果，搭建双闭环直流调速系统，进行系统调试，使调速系 统稳定工作，并满足动态性能指标的要求。 关键词：参数测定 ACR的设计 西门子整定 系统调试 一、晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 1、实验目的 (1)熟悉品闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 (2)掌握晶闸管直流调速系统的参数及反馈环节测定方法。 2、实验设备 序 号 型号 备注 1 HJK01 电源控制屏 包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几 个模块。 2 HJK02 品闸管主电路 3 HJK02-1 路 三相晶闸管触发电 包含“触发电路”，“正桥功放”，“反桥功 放”等几个模块。 4 HJK04 电机调速控制实验 I 包含“给定”，“电流调节器”，“速度变换”， “电流反馈与过流保护”等几个模块。  5 DD03-2 电机导轨、测速发电 机及转速表 “DD03-3电机导轨，光码盘测速系统及 数显转速表”。 6 DJ13-1 直流发电机 7 DJ15 直流并励电动机 8 D42 三相可调电阻 9 示波器 10 万用表 表1实验设备 3、实验线路及其原理 品闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机 发电机组等组成。在本实验中，要求系统的整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电 路可直接由给定电压Uej来改变Ug的大小，这样就可改变控制角a的大小，以获得可 调的直流电压，满足实验要求。实验系统的组成原理图如图 1所示。 三相电源输出VT4 VT6 VI?给定触发电路正桥. 三相电源输出 VT4 VT6 VI? 给定 触发 电路 正桥. 功放i ]_UIF 励磁 电源 图1实验系统原理图 第 第 PAGE #页(共24页) 4、实验内容 (1)品闸管直流调速0系统主电路总电阻值R的测定。 (2)晶闸管直流调带系统主电路电磁时间常数 Td的测定。 (3)直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm的测定。 (4)晶闸管触发直流调速系统机电时间常数 TM的测定。 (5)晶闸管触发及整流装置特性Ud = f(Uct)和测速发电机特性UTG = f(n)的测定。 5、实验方法及其步骤 为了对晶闸管--电动机系统进行研究，应首先了解电枢回路的总电阻 R总电感L, 以及系统的电磁时间常数Td与机电时间常数Tm,这些数据都需要通过实验来测定，具 体方法如下： (1)电枢回路总电阻R的测定 电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra、平波电抗器的直流电阻R及整流装置 的内阻 Rn,即 RnRa+R+Rn (1-1) 由于电阻值较小，这里不宜采用欧姆表和电桥进行测量，又因为是小电流检测，接 触电阻影响很大，故用直流伏安法。为测出晶闸管整流装置的电源内阻，须测量整流装 置的理想空载电压Ud0,而晶闸管整流电源是无法测量的，为此应用伏安比较法，实验 线路如图2所示。 图2伏安比较法实验线路图 将变阻器R、R接入被测系统的主电路，测试时电动机不加励磁，并使电机堵转合上§、S2,调节给定使输出直流电压Ud在30%-70%Ued范围内，然后调整R2使电枢 电流在80%-90%^范围内，读取电流表A和电压表V2的数值为 小Ui ,则此时整流装 置的理想空载电压为： TOC \o "1-5" \h \z Udo = IiR + Ui (1-2) 调节R使之与R2的电阻值相近，拉开开关S2 ,在的Ud条件下读取电流表、电压表 的数值I2、U2 ,则： Ud0=IzR + U2 (1-3) 结合式(1—2)、(1 — 3),可求出电枢回路总电阻： R = (U2-Ui)/(Ii-12) (1-4) 实验测得结果： U1=80V I1=0.85A U2=85V I2 = 0.70A 由式(1 — 4)有： R=(U2 -U1)/(I1 -I2) = (85 _80)/(0.85_ 0.70) = 33.33」 (2)主电路电磁时间常数Td的测定 采用电流波形测定电枢回路电磁时间常数 Td,电枢回路突加给定电压时，电流1d按 指数规律上升： id =Id(1-e,/Td) 其电流变化曲线如图3所示。当t=Td时，有: