一、設(shè)計目的和內(nèi)容

1.1、設(shè)計目的

運(yùn)動控制系統(tǒng)是自動化專業(yè)的主干專業(yè)課，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、實(shí)踐性和工程背景，運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用運(yùn)動控制系統(tǒng)的知識和理論分析、解決運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計問題，使學(xué)生建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法，提高學(xué)生調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)及正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書的能力，理解分析、制定設(shè)計方案的能力，設(shè)計計算和繪圖能力，實(shí)驗(yàn)研究及系統(tǒng)調(diào)試能力，編寫設(shè)計說明書的能力。

1.2、設(shè)計題目

壓延機(jī)生產(chǎn)線主要是生產(chǎn)飛機(jī)輪胎的生產(chǎn)線，四棍壓延機(jī)是飛機(jī)輪胎生產(chǎn)廠家最關(guān)心的生產(chǎn)設(shè)備。

1.2.1、生產(chǎn)工藝流程

簾布放布機(jī)              接頭硫化機(jī)              前三輥電機(jī)              儲布機(jī)            

前四輥電機(jī)     干燥      四輥壓延主機(jī)     后四輥電機(jī)

2臺卷機(jī)              倉庫

1.2.2、控制要求

（1）在壓延前，必須給干燥輥加熱60到80的度（供簾布烘干水分），給主輥加熱到70度左右。

（2）所有直流電機(jī)可單動也可連動，并均要求電樞可逆。

（3）連動時，前四主機(jī)和后四主機(jī)不允許單動，而前三點(diǎn)饑可單獨(dú)停（便于簾布的硫化接頭），因有貯布架，也不影響后面的正常工作，卷取機(jī)可單獨(dú)停（便于2臺卷取換卷）。

（4）兩臺壓延主機(jī)必須同時起、停或加、減速，且控制要求和技術(shù)指標(biāo)完全相同。

（5）前張力區(qū)的張力（最大為1000Kg）通過前四電機(jī)來控制，后張力區(qū)的張力（1500Kg）有后四電機(jī)來控制。

（6）在給定壓延張力的情況下，其壓延速度有操作人員通過改變主機(jī)速度來達(dá)到。

1.2.3、設(shè)計要求

四輥壓延機(jī)主傳動機(jī)1和2的參數(shù)相同，要求相同，只設(shè)計其中一臺即可。穩(wěn)定無靜差，電流超調(diào)量s《5%，空載啟動至額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量s《10%，且起動是盡量避免電流的過大沖擊。

1.2.4、主機(jī)1或2直流電動機(jī)參數(shù)

Pnom=125kw, Unom=200V,Inom=640A,nnom=750r/min,Ra=0.08歐，電樞路總電阻R=0.15歐， ,電流過載倍數(shù)λ=1.5

二、設(shè)計過程

2.1、整體設(shè)計

因?yàn)樯�產(chǎn)機(jī)械要求壓延機(jī)主傳動電機(jī)既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，而且常常還需要快速的起動和制動，這就需要所設(shè)計的電力拖動系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行的特性（如圖1）。

2.1.1、主電路方案設(shè)計

針對上述工作機(jī)械特性，選取主電路設(shè)計方案：

方案一：G-M系統(tǒng)調(diào)速

G-M系統(tǒng)（國際上通稱Ward-Leonard系統(tǒng)）是通過用交流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。其工作原理是由原動機(jī)（柴油機(jī)、交流異步或同步電動機(jī)）拖動直流發(fā)電機(jī) G實(shí)現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動機(jī)M供電，調(diào)節(jié)G的勵磁電流If即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n。電路原理圖見圖2

圖2旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)）

由圖可見，無論正轉(zhuǎn)減速還是反轉(zhuǎn)減速時都能實(shí)現(xiàn)回饋制動，因此G-M系統(tǒng)可以在允許轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)四象限運(yùn)行。但是該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機(jī)容量相當(dāng)?shù)男�轉(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺勵磁發(fā)電機(jī)，因此設(shè)備多，體積大費(fèi)用高，效率低，安裝需打地基沒，運(yùn)行有噪聲，維護(hù)不方便。

方案二：可逆V-M系統(tǒng)調(diào)速

晶閘管-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V-M系統(tǒng)，又稱靜止的Ward-Leonard系統(tǒng)），圖中VF、VR 是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓Uc來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。

與G-M系統(tǒng)相比較,晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在10000以上，其門極電流可以直接用晶體管來控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級，而晶閘管整流器是毫秒級，這將大大提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。但是由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕�它不允許電流反向，所以只好采用正、反兩組全控整流電路并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)四象限工作，變流設(shè)備增加一倍。電路原理圖見圖3

圖3 可逆晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）

另外，V-M系統(tǒng)中晶閘管對過電壓、過電流和過高的dV/dt與di/dt 都十分敏感，若超過允許值會在很短的時間內(nèi)損壞器件。另外，由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”。

方案三：橋式可逆PWM變換器調(diào)速系統(tǒng)

PWM的基本思想是沖量相等而形狀不同的窄脈沖加載到具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果相同，即慣性環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)相同。

可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱H形）電路，如圖4所示。圖中，電動機(jī)M兩端電壓的極性隨開關(guān)器件柵極驅(qū)動電壓極性的變化而改變，其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，這里選用的是最常用的雙極式控制可逆PWM變換器調(diào)速系統(tǒng)。

可逆PWM系統(tǒng)主電路線路簡單，需用的功率器件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小；低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右；若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)；功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。但是它需要先將交流轉(zhuǎn)換為直流，再通過H橋式電路直流斬波，調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值。這里同樣需要邏輯控制正反組IBGT的導(dǎo)通與關(guān)斷，以免發(fā)生直流直通短路。這種方法雖然可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜，而且制動控制較為復(fù)雜，關(guān)鍵是IGBT容量相對晶閘管容量小，限制了電動機(jī)的容量不能做的很大，較由SRC做整流裝置的V-M系統(tǒng)小的多。這對于所要求設(shè)計的四輥壓延機(jī)傳動調(diào)速系統(tǒng)是不利的。

綜上所述，考慮到三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇第二種方案。

2.1.2、控制電路方案設(shè)計

方案一：帶電流截止負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)速度反饋調(diào)節(jié)方法

該調(diào)節(jié)方法實(shí)現(xiàn)比較方便，快捷，成本低，而且系統(tǒng)調(diào)試等很簡單。由于采用了PI調(diào)節(jié)器，能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差；采用了單閉環(huán)速度反饋，能夠滿足較高的調(diào)速范圍和靜差率的要求。但是，因?yàn)樗�要求設(shè)計的系統(tǒng)控制要求中，對張力的最大值有限制，所以采用了電流截止負(fù)反饋將電流截止的幅值位置頂在張力最大的位置，當(dāng)電流值超過限幅值后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔脕硐拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形，從而使加速過程拖長。這對于所設(shè)計的經(jīng)常要求正、反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)很不利，不僅減慢了電動機(jī)的起、制動時間，還可能由于難以把握電流的動態(tài)過程，產(chǎn)生斷帶，張力不均勻等現(xiàn)象。

方案二：轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速方法

該方法的電流還（內(nèi)環(huán)）和速度環(huán)（外環(huán)）均采用PI調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差。由于采用了雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，使電機(jī)在起動過程中只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，電流負(fù)反饋不再發(fā)生作用，從而獲得一段使電流保持為最大值的恒流過程，實(shí)現(xiàn)在允許的條件下最快起、制動。其起、制動時轉(zhuǎn)速和電流波形分別見圖5和圖6

圖5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形

圖6 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)正向制動過渡過程波形

由上面兩圖可以看出，雙閉環(huán)在起，制動過程中都有一段恒定電流的加速或減速的過程，可以很好的滿足生產(chǎn)要求。

綜合上面兩種控制電路設(shè)計方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我選擇第二種設(shè)計方案。

2.2、系統(tǒng)運(yùn)行特性

2.2.1、系統(tǒng)電路原理圖

由2.1中所述，本課程設(shè)計我采用可逆轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差；為了限制可逆系統(tǒng)的環(huán)流，將系統(tǒng)設(shè)計成邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。基本電路原理圖見圖7

如圖所示，該系統(tǒng)主電路采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)線路，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)四象限工作。由于沒有環(huán)流，不用設(shè)置環(huán)流電抗器，但仍保留平波電抗器Ld，以保證穩(wěn)定運(yùn)行時電流波形連續(xù)。控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)方案，電流環(huán)分設(shè)兩個電流調(diào)節(jié)器，1ACR用來控制正組觸發(fā)裝置GTF，2ACR控制反組觸發(fā)裝置GTR；

1ACR的給定信號經(jīng)反號器AR作為2ACR的給定信號，因此電流反饋信號的極性不需要變化，可以采用不反映極性的電流檢測方法。為了保證不出現(xiàn)環(huán)流，設(shè)置了無環(huán)邏輯控制環(huán)節(jié)DLC，這是系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指揮系統(tǒng)進(jìn)行正、反組的自動切換，其輸出信號Ublf用來控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖或開放，Ublr用來控制反組觸發(fā)脈沖的封鎖或開放，以保證同同一時間內(nèi)只有一組晶閘管裝置工作，防止產(chǎn)生環(huán)流和逆變失敗。

    實(shí)際電路中還需要加入零速封鎖單元、轉(zhuǎn)矩極性單元和相應(yīng)的保護(hù)電路，以提高系統(tǒng)的魯棒性。

圖7邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理框圖

2.2.2、系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖

當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在某一組晶閘管裝置正常工作狀態(tài)下（如正組起動過程），其靜態(tài)和動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖與不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖基本相同。見圖8和圖9

圖中WASR(s)和WACR(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果采用PI調(diào)節(jié)器，則有

    本課程設(shè)計的實(shí)際電路由很多單元模塊組成，這里只對主要的幾個模塊的設(shè)計和參數(shù)進(jìn)行闡述，如ASR，ACR和主電路的一些主要設(shè)備等

Pnom=125kw,Unom=200V,Inom=640A,nnom=750r/min,Ra=0.08歐，電樞路總電阻R=0.15歐，,電流過載倍數(shù)λ=1.5

（2）變壓器的付邊電壓確定：

因?yàn)閁nom=200V，由于電機(jī)是阻感負(fù)載故 整定的范圍在0度和90度之間，按取 時對變壓器的付邊電壓進(jìn)行整定。可以由三相橋式全控整流公式： ，算出 ，所以選擇變壓器的付邊電壓

（3）變壓器的容量大小計算：

由于電動機(jī)額定工作電流大小為Inom=640A，過載電流是大小為1.5*Inom=960A，利用功率守恒定理， 阻抗消耗 ，考慮晶閘管的損耗和自身的損耗以及變壓器也有一定的過載能力，選擇的變壓器容量：

（4）晶閘管參數(shù)計算：

由電機(jī)的過載倍數(shù)，我們可以算出電動機(jī)的過載電流，即最大電流：

又由 整流輸出電壓 ，進(jìn)線的線電壓是120V。

由三相橋式全控整流電路分析可知，晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器的二次線電壓的電壓峰值。即

晶閘管承受的最大正向電壓是線電壓的一半，即

考慮安全性裕量，選擇電壓裕量為2倍關(guān)系，電流裕量為1.5倍關(guān)系

所以工作的晶閘管的額定容量參數(shù)選擇為：

（5）電樞回路的平波電抗器計算：

電動機(jī)在運(yùn)行時保證電流連續(xù)，取此時的電流為額定電流的5 %~10%。

則電樞需要串入的電樞電抗器大小可以算：

  （其中 為電樞的固有電抗值）

（6）主電路保護(hù)器件：

電路中主要的保護(hù)器件有快速熔斷器FU，壓敏電阻過電壓抑制器RV，閥器件換相過電壓抑制用RC電路，直流側(cè)RC抑制電路，閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路等用來進(jìn)行電流和電壓保護(hù)，具體的保護(hù)電路設(shè)計在工廠供電的相關(guān)課程設(shè)計已做簡要敘述，在此就不展開論述了。

（7）ACR設(shè)計

為了提高電流環(huán)的跟隨性能以及實(shí)現(xiàn)無靜差，需要將電流環(huán)設(shè)計成典型I型系統(tǒng)，將ACR設(shè)計成PI調(diào)節(jié)器。其動態(tài)模型和電路原理圖分別見圖10和11

圖10電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖

圖11含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*im決定電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Ucm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。

a)設(shè)計系統(tǒng)使轉(zhuǎn)速達(dá)到額定時，給定為 7.5V，輸出的限幅值為 ，取

由此可以算出：

b)計算電機(jī)時間常數(shù)：     和  

                                 算出         

計算電磁時間常數(shù) :由前面的參數(shù)計算可知電流連續(xù)時要求電樞回路電感為1.3mh, ,又因?yàn)椴捎玫氖侨�相橋式整流電路，故其平均失控時間 。又為了基本濾平波頭取 ，故小時間參數(shù)之和

c)計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)：因?yàn)橐�求電流超調(diào)量不大于5%，故可得

    又         

取    可得 ，取40

d)檢驗(yàn)近似條件： ；

按照上述參數(shù)，電流可以達(dá)到動態(tài)跟隨性能指標(biāo) ，滿足設(shè)計要求。

（8）ASR設(shè)計

為了提高轉(zhuǎn)速環(huán)的抗負(fù)載擾動性能以及實(shí)現(xiàn)無靜差，應(yīng)將將電流速度環(huán)設(shè)計成典型II型系統(tǒng)，將ASR設(shè)計成PI調(diào)節(jié)器。其動態(tài)模型和電路原理圖分別見圖12和13

圖12轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖

圖13含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器

a)確定時間常數(shù)：電流環(huán)等效時間常數(shù)為

根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況，取

b)計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：取 ，

有

取          取120

c)檢驗(yàn)近似條件：  

；

d)校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量：由于突加階越給定時，ASR飽和，不符合線形系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況來計算轉(zhuǎn)速超調(diào)量。      

三、實(shí)驗(yàn)過程

3.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

• 理論聯(lián)系實(shí)際，把“自動控制系統(tǒng)”、“電力電子變流技術(shù)”等課程所學(xué)的理論應(yīng)用于實(shí)際，掌握和鞏固可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成和工作原理和主要優(yōu)缺點(diǎn)。
• 熟悉和掌握邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法和步驟。
• 通過實(shí)驗(yàn)，分析和研究系統(tǒng)的動、靜特性，并研究調(diào)節(jié)器參數(shù)對動態(tài)品質(zhì)的影響。
• 通過實(shí)驗(yàn)，使同學(xué)提高實(shí)際操作技能，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。
  

3.2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

• 各控制單元調(diào)試。
• 整定電流反饋系數(shù) ，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) ，整定電流保護(hù)動作值。
• 測定開環(huán)機(jī)械特性及高、低速時的靜特性n=f(Id).
• 閉環(huán)控制特性n=f(Id)的測定。
• 改變調(diào)節(jié)器參數(shù)，觀察、記錄電流和速度起制的動態(tài)波形。
  

3.3、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

LY101、LY102、LY103、LY104、LY105-1-1、LY105-1-2、LY121-LY124，直流電動機(jī)-發(fā)電機(jī)-測速發(fā)電機(jī)，示波器，萬用表。

3.4、實(shí)驗(yàn)步驟

3.4.1、雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則：

（1）先單元、后系統(tǒng)

（2）先開環(huán)、后閉環(huán)

（3）先內(nèi)環(huán)、后外環(huán)

（4）先單向（不可逆）、后雙向（可逆）

3.4.2、系統(tǒng)的開環(huán)調(diào)試

a)定相分析：其目的是根據(jù)各相晶閘管在各自的導(dǎo)電范圍，觸發(fā)器能給出觸發(fā)脈沖，也就是確定觸發(fā)器的同步電壓與其對應(yīng)的主回路電壓之間的正確相位關(guān)系，因此必須根據(jù)觸發(fā)器結(jié)構(gòu)原理，主變壓器的接線組別來確定同步變壓器的接線組別。

b)用雙線示波器檢查主電路電源電壓和同步電壓是否符合合適的相位關(guān)系。

c)檢查主電路電壓即同步電壓的相序是否依次相差120度。

d)用雙線示波器檢查觸發(fā)器的三相鋸齒波的斜率是否一致，如不一致，調(diào)節(jié)斜率電位器；觀察6個觸發(fā)脈沖是否均勻間隔60度；

e)調(diào)整偏移電壓Up整定系統(tǒng)初始相位（脈沖零位），即當(dāng)Uct=0V時， ，并測出ACR輸出的最大正、負(fù)限幅值。

f)按圖連好實(shí)驗(yàn)線路，檢查后合開關(guān)。先使系統(tǒng)處于初始相位，逐步增加給定電壓，使電動機(jī)啟動、升速，改變負(fù)載測量高速時系統(tǒng)的開環(huán)特性。

g)改變給定電壓和負(fù)載，使電動機(jī)低速運(yùn)行，測量低速開環(huán)特性。

3.4.3、系統(tǒng)各單元的調(diào)試和參數(shù)整定

a)將電流反饋系數(shù) 整定為2.5，并檢查電流反饋的極性是否為正以及電流反饋輸入—輸出特性的線形度

b)根據(jù)實(shí)際情況，將過流保護(hù)整定在2.3A動作。

c)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450rpm時，使速度給定為6V，由此來整定速度反饋系數(shù) 并測試速度反饋特性。

d)檢查零速封鎖單元的工作是否正常。

e)調(diào)整電流調(diào)節(jié)器ACR、速度調(diào)節(jié)器ASR的正、負(fù)限幅電位器，使它們的輸出限幅值滿足要求；用示波器觀察它們的PI特性。

f)調(diào)節(jié)電位器RP2,調(diào)試反向器AR。

g)調(diào)節(jié)電位器RP1，使轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT的輸出回環(huán)波形寬度滿足要求并對稱縱坐標(biāo)；調(diào)節(jié)電位器RP3，使回環(huán)向縱坐標(biāo)右側(cè)移動0.1V左右，以滿足邏輯判斷的準(zhǔn)確度。

h)調(diào)試邏輯控制器DLC

3.4.4、電流環(huán)閉環(huán)調(diào)試（電動機(jī)不加勵磁）

a)按系統(tǒng)圖將與電流環(huán)有關(guān)的單元全部連接起來，合上開關(guān)；逐步增加給定信號，用示波器觀察電壓波形6個對稱波頭的平滑變化。

b)給ACR突加階躍給定信號，用示波器觀察電流超調(diào)量是否滿足設(shè)計要求，不符合，則改變ACR的PI參數(shù)，直到滿足要求為止并確定電流環(huán)跟隨電流給定信號的能力。

c)正組調(diào)試完后，再調(diào)試反組；如兩組均正常，則將兩組反并聯(lián)。

a)按系統(tǒng)圖將系統(tǒng)所有單元全部連接起來，合上開關(guān)，由零逐步增加給定信號于速度調(diào)節(jié)器輸入端，用示波器觀察整流電壓波形。

b)給ASR突加階躍給定信號，用示波器觀察測速反饋兩端的起動速度波形超調(diào)量是否滿足設(shè)計要求，不符合，則改變ASR的PI參數(shù)，直到滿足要求為止并確定系統(tǒng)跟隨速度給定信號的能力。

c)正組做完后，觀察反組的速度啟動波形，正、反組分別正常后，反并聯(lián)運(yùn)行，整個系統(tǒng)投入工作。

d)仿照開環(huán)系統(tǒng)測定閉環(huán)機(jī)械特性高速和低速時的n=f(Id)特性，并比較閉環(huán)和開環(huán)機(jī)械特性的調(diào)速范圍D和靜差率S。

3.4.6、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

    由于是時間關(guān)系，本組只測量了開環(huán)機(jī)械特性的相關(guān)數(shù)據(jù)；閉環(huán)機(jī)械特性

的相關(guān)數(shù)據(jù)和波形只用示波器觀察了，而未記錄。

開環(huán)高速和低速機(jī)械特性數(shù)據(jù)表分別見下頁表一和表二。

a)測量開環(huán)低速機(jī)械特性時，由于實(shí)驗(yàn)儀器的緣故，當(dāng)電流升到一定值（小于2A）時電動機(jī)就幾乎停止了，這在開環(huán)機(jī)械特性曲線上表現(xiàn)為低速特性曲線被截去了一段。所以在測低速特性時，沒有像測高速特性一樣將負(fù)載電流給到2A；因?yàn)橐�同時保證n=100rpm和Id=2.0A，這在我們這組實(shí)驗(yàn)設(shè)備上是無法達(dá)到的。

b)比較從示波器觀察到的開環(huán)和閉環(huán)機(jī)械工作特性，可以看出閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍比開環(huán)系統(tǒng)的大，而靜差率卻比開環(huán)系統(tǒng)小地多，機(jī)械特性也比開環(huán)系統(tǒng)硬得多；在突加擾動信號作用下，閉環(huán)系統(tǒng)的抵抗能力比開環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)，雙閉環(huán)系統(tǒng)的抵抗能力又比單閉環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)。

c)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、動態(tài)波形的超調(diào)量和上升時間都與PI參數(shù)有很大關(guān)系，特別是超調(diào)量對參數(shù)非常敏感。減小PI的反饋電阻、增大PI的電容值都可以減小超調(diào)量，但是卻犧牲了系統(tǒng)的快速性。要想使系統(tǒng)達(dá)到滿意的性能，必須不斷的湊試系統(tǒng)電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器以及其它部分的參數(shù)，直到符合設(shè)計要求為止。整定參數(shù)的能力也正是我們在今后的學(xué)習(xí)、工作中所必須努力提高的。

d)實(shí)驗(yàn)調(diào)試零電流檢測器DPZ時，我們是調(diào)節(jié)電位器RP3使回環(huán)右移0.1V左右的寬度。這個寬度體現(xiàn)的是邏輯控制單元的控制準(zhǔn)確性。當(dāng)寬度越小時，其準(zhǔn)確度越高，靈敏度也越高，調(diào)節(jié)RP3的值可以改變準(zhǔn)確度和靈敏度。我們這組實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)突加正轉(zhuǎn)給定信號時，過流保護(hù)會動作，調(diào)節(jié)PI參數(shù)后成功解決了這個問題。隨后突加反轉(zhuǎn)給定信號，過流保護(hù)也不會動作了，但是電動機(jī)沒有反轉(zhuǎn)加速，而是出現(xiàn)了“爬行”現(xiàn)象。觀察到這是邏輯控制單元出現(xiàn)邏輯判斷混亂，這是由于邏輯控制單元的靈敏度太高了，因調(diào)整電位器RP3使回環(huán)寬度增大。但此時RP3已經(jīng)調(diào)到盡頭，不能達(dá)到增大回環(huán)寬度的目的了。所以，在此建議將RP3更換為變化范圍更大的電位器。

四、結(jié)論

通過這兩周的電力拖動課程設(shè)計，我覺得自己從中受益頗多。首先，我學(xué)會了對實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計的基本思維流程，能夠具體問題具體分析；其次，使我對具體系統(tǒng)設(shè)計方案和實(shí)際實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程的設(shè)計方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識。它相當(dāng)于實(shí)際電力拖動控制工作的模擬；再次，將我前三年所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行了一次系統(tǒng)的總結(jié)，并通過實(shí)驗(yàn)將理論知識和實(shí)際相結(jié)合起來了；最后，在實(shí)驗(yàn)過程中遇到了一些疑難問題，我們通過小組成員間的討論和詢問老師終于將它們解決了。這不但解決了一些一直困擾我的難題，使我明白了理論知識和實(shí)際情況并不是完全一樣，它們是有差別有時甚至是相矛盾的；更重要的是培養(yǎng)了我團(tuán)隊協(xié)作精神。

總之，這次課程設(shè)計使我明白了自身的不足之處以及以后的發(fā)展方向，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)。

五、參考文獻(xiàn)

• 黃俊，王兆安.電力電子變流技術(shù)（第四版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年，19~68頁
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• 彭鴻才主編.電機(jī)原理及拖動（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年，20~163頁
• 蘇文成主編.工廠供電（第二版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年，115~174頁