1、逻辑无环流直流可逆调速系统课程设计课程设计说明书题目：逻辑无环流可逆直流调速系统设计 学号：姓名：指导教师： 日期： 2015年 6月 1、实验目的1.了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。2.掌握各控制单元的原理，作用及调试方法。3.掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。4.了解逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。二、实验内容1.控制单元调试。2.系统调试。3.正反转机械特性n=f（Id）的测定。4.正反转闭环控制特性n=f（Id）的测定。5.系统动态特性的观察。3、实验设备1.MCL-III教学实验台主控屏2.MCL-32T组件、MCL-31组件、MCL-33组件、
2、MCL-34组件、MCL-11组件3.可调电阻器 900/0.4A24.电机导轨及测速发电机5.直流电动机M036.直流发电机M017.双踪示波器8.万用表四、实验原理无环流可逆调速系统可按实现无环流原理的不同而分为两大类：逻辑无环流系统和错位控制无环流系统。而错位无环流系统在目前的生产中应用很少，逻辑无环流系统目前生产中应用最为广泛的可逆系统，当一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使它完全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统，组成逻辑无环流可逆系统的思路是：任何时候只触发一组整流桥，另一组整流桥封锁，完全杜绝了产
3、生环流的可能。逻辑无环流系统的主回路由两组反并联的三相全控整流桥组成，由于没有环路，两组可控整流桥之间可省去限制环流的的均衡电抗器，电枢回路仅串接一个平坡电抗器。控制系统主要由速度调节器ASR，电流调节器ACR，反号器AR，转矩极性鉴别器DPT，零电流检测器DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器和电流变换器FBC，速度变换器FBS等组成。正向启动时，给定电压Ug为正电压，无环流逻辑控制器的输出端Ubif为0态，Ubir为1态，既正桥触发脉冲开通，既反桥触发脉冲闭锁，主回路正组可控整流桥工作，电机正向运转。减小给定时，UgUfn,使Ug反向，整流装置进入本桥逆变状态，而Ubif，Ubir不变，当
4、主回路电流减小并过零后，Ubif，Ubir输出状态转换，Ubif为1态，Ubir为0态，即进入它桥制动状态，使电机降速至设定的转速后再切换成正向运行；当Ug=0时，电机停转。反向运行时，Ubif为1态，Ubir为0态，主电路反组可控整流桥工作。无环流逻辑控制器的输出取决于电机的运行状态，正向运转，正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态Ubif为0态，Ubir为1态，保证了正桥工作反桥封锁；反向运转，反转制动本桥逆变，正转制动它桥逆变阶段，则Ubif为1态，Ubir为0态，正桥被封锁，反桥触发工作。由于逻辑控制器的作用，在逻辑无环流可逆系统中保证了任何情况下两整流桥不会同时触发，一组触发工作时，
5、另一组被封锁，因此系统工作过程中既无直流环流也无脉冲环流。五、注意事项1.整流主电路与三相电源连接时，注意相序对应。2.在主电路电源未接通时，调试触发电路，使之正常工作。3.系统在电流开环情况下不允许突加给定快速启动电机，以防过电流。即在控制电压Uct=0时，接通主电路电源。然后逐渐增加Uct，使整流电路投入工作。4.注意直流电机工作前必须先加有励磁。5.发电机输出空载时理解为电机机械空载。6.为防止系统振荡，可预先把ASR、ACR的RP3、RP4电位器左旋到底，使调节器放大倍数最小。7.注意双踪示波器两个探头使用中的共地问题。8.任何电路改接不能带电操作，必须首先按下主电路电源开关的红色“断
6、开”按钮，确保人机安全。六、实验方法1、按图接线，触发电路检查及调试（主电路电源未接通）依次打开实验台左侧的自动开关，控制屏左下方的中央锁控开关、低压直流开关。此时设备应有正常的控制电压LED指示。（1） 同步电源相序，触发电路脉冲（正、反桥）检查。（2） 调节脉冲初始相位90度。2、单元调试 （1）系统开环结构 整定转速反馈FBS输出为-5V。 整定电流反馈FBC输出为5V。整定转速反馈：定UG回零，开通主电路电源，节给定UG，使电机空载（开路）转速至： n0=1500r/min。调节发电机负载电阻Rd（右旋）在空载（开路）至额定负载（0.8A）。调节转速反馈强度整定电位器，使其反馈输出3、
7、4端为+5V。保持给定Ug不变，用万用表测取给定Ug 输出电压大小，作为Ugmax。整定电流反馈：合上主电路电源缓慢增加给定电压Ug；时刻注意电机电枢电流变化至Id=1.5Ied时，调节FBC的RPI电位器使电流反馈输出为+5V。（2）主电路未通电调节ASR输出正负限幅为5V。调节ACR输出正负限幅为Ugmax+0.3及min=30主电路未通电分别加上足够大的正负给定电压（大于5V）对应调节ASR调节器的RP1，RP2正负限幅电位器，使“3”端输出电压正负限幅值为正负5V。同上，调节ACR调节器的RP1，RP2电位器，使“7”端输出正，负限幅值为Ugmax+0.3V及-0.7V。（3）主电路未
8、通电调节倒相器AR放大位数为1.调节转矩极性鉴别器DPT回环特性对称于纵坐标环0.40.6.调节零电流检测器DPZ回环特性纵坐标右侧偏移0.1V0.2V(环宽0.40.6V)。测定输入输出比例，输入端加+5电压，调节RP使输出为-5V。调节给定UG，使DPT的“1”脚得到的0.3V电压，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”调节负给定，从0V起跳当DPT的“2”端从“0”变为“1”时检测DPZ的“1”端应为-0.3V左右；否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等。调节零电流检测器（DPZ）调节给定Ug使DPZ得“1”端为0.7V左右，调节电位器RP使“2”端输
9、出从“1”变为“0”。减小给定当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.1V0.2V范围内，否则应继续调整电位器RP。（4）检测逻辑控制器DLC满足一定逻辑关系。3.闭环机械特性测定给定电位器RP1左旋到底使Ug=0，S1开关打向“正给定”，S2开关打向给定。电机空载。合上主电路电源，逐渐调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500r/min，反复调节ASR，ACR调节器，PI参数使系统稳定，动态品质良好。电机空载转速至n0=1500n/min调节器发电机负载电阻Rd在空载至额定负载的范围内测取读取电机电枢电流Id及对应转速n。4.系统动态波形的观察用双踪慢扫描示波器同时观察系统
10、动态转速；电流波形。（1） 给定值阶跃变化（正向起动，正向停车，反向切换到正向，正向切换到反向，反向停车）时的动态波形。（2） 电机稳定运行于额定转速，保持Ug不变，突加突减负载的动态波形。（3） 改变ASR，ACR的参数，观察动态波形如何变化。七、实验总结为期一天的运动控制控制系统课程设计已经结束，在这里对本次课程设计做一个简单的总结，谈谈自己在本次课程设计中的收获以及心得体会。我们这次课程设计的选题为逻辑无环流可逆直流调速系统的设计。虽然这个选题的理论部分老师在课堂上已经讲过，可是在做的过程中还是遇到了不小困难，碰到了很多难以解决或者很难找出原因的难题。6月24号，我们第一次进实验室做课程
11、设计，连续做了四个小时实验。按照自己提前的预习并以实验指导书作为参考，开始进行整个系统的搭建。按照我们的设想，要做逻辑无环流，就必须先做一个双闭环直流调速系统。按照我们以前所做实验的过程，开始一步一步做出双闭环系统。按照实验的要求，需要边做实验，边调试。从触发脉冲的调整，然后做出开环系统，接着先后对电流调节器，转速调节器的参数进行整定，从而完成了双闭环系统的搭建。接着就要对逻辑无环流控制系统的逻辑控制部分进行参数的调整。逻辑控制部分包括反相器AR、转矩极性鉴别器DPT、零电流鉴别器DPZ和逻辑控制器DLC。至此，所有的参数整定已经完成，接着把控制部分接入控制回路，主电路极性正反组并联，从而完成
12、整个系统的搭建。最后是对系统的调试。主电路接上电源以后，发现电机无法启动。最后，用万用表对系统的各个部分的参数进行测量，发现原因是电流环的输出电压不够，经过调节后，电机还是不转，然后继续测量，发现Ubif和Ubir的电压始终同时唯一，经过我们组同学的研究和分析，还是没办法解决这个问题。最后，我们只能采取人工切换的方式使电机可以转动。后来我们在测试的过程中又发现一个问题，就是当给定电压切换位正给定的时候，正反组均无电压输出。最后经过我们的分析认为，出现这种情况的原因是刚开始我们最触发角度调节的时候，由于正给定的电位器出现问题，我们是用负给定进行调节的，所以正给定无法输出。还有一个重要的原因就是对
13、触发角的认识问题，不清楚到底应该调为90度还是调为120度。虽然我们发现了这么多问题，可最后还是没能做出完整的调速系统。可喜的是虽然我们这次没能做出完整的系统，但是我们对系统的组成结构和调试过程又有了进一步的认识与了解。并且老师还给我们一次机会，让我们再做一次。下来之后，我们又对这次实验的过程进行到了认真的总结与分析。经分析认为，我们觉得这次实验之所以没有完全成功，主要有一下几方面可能的原因：触发角度的调节没有达到要求；转速环和电流的PI参数整定不够准确； DPT和DPZ的回环特性调节的问题； DLC的逻辑输出有问题。6月30号，我们有了第二次机会来做这次课程设计。有了第一次失败的教训，经过我
14、们的分析与讨论，对这次的实验过程有了一定的改进。将触发脉冲的角度进行了重新调整，对其他参数的调整更加的细致和准确。经过三个小时的努力，终于完成了课程设计，虽然设计的结果还有一定的缺陷，但还是勉强通过了老师的验收。这次的课程设计，让我有了很多的收获和感受。首先，让我认识到了，在学习的过程中仅仅有理论知识是不足的，必须要理论与实践相结合起来。有的东西看起来非常简单，可是到了实现环节，就会变得异常困难。在实现的过程中可能会出现各种各样的状况，需要在现场分析解决。在最任何事情的时候都必须认真细致，有时一个小小的环节出现问题，都会导致结果出现巨大的差异。在最任何是的过程中遇到困难都是正常的，我们需要做的就是去面对它，通过自己的分析理解，最终找到解决方法，克服困难。八、附图
