双闭环控制的直流脉宽调速系统.doc

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1、实验名称：双闭环控制的直流脉宽调速系统（H桥）实验目的：1．了解PMW全桥直流调速系统的工作原理。2．分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用。实验仪器设备：1．DJK01电源控制屏；2．DJK08可调电阻、电容箱；3．DJK09单相调压与可调负载；4．DJK17双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统；5．DD03-2电机导轨、测速发电机及转速表；6．DJ13-1直流发电机；7．DJ15直流并励发电机；8．D42三相可调电阻；9．慢扫描示波器；10．万用表。实验原理：本实验系统的主电路采用单极性PWM控制方式，其中主电路由四个IGBT管构成H桥，G1~G4分别由PWM产生电路产生后经过驱动电路放

2、大，再送到IGBT相应的栅极，用以控制IGBT管的通断。单极性的控制方式是这样进行控制的：左边两个管子的驱动脉冲UG1=—UG2，使VT1和VT2交替导通；而右边两管VT3、VT4因电机的转向施加不同的直流控制信号。在电机正转时，VG4恒为正，UG3恒为负，使VT4常通，VT3截止。在电机反转时，VT4截止而VT3常通。四个快恢复二级管VD1~VD4用于逆变电路的续流。其中电流调节器的电流反馈量是由主回路中的取样电阻RS进行取样的。速度反馈量取自测速发电机输出的电压值。本实验系统可设定不同的给定量、速度反馈量及电流反馈量，以完成开环、电流单闭环、速度单闭环及双闭环的调速实验。由于给定量Ug恒为

3、正，因此速度反馈量必须为负值，在需用到速度闭环时必须检测测速发电机提供的输出电压的极性，将正端连接到面板T1端，负值端连接到面板的T2端（面板上左边的接线柱为T1，右边的接线柱为T2端）。面板上的转速选择开关改变，速度信号与T1、T2端的连线也相应改变。方案设计及参数计算：1．画出上述实验中记录的各工作特性曲线n=f（zd），并比较它们的静差率。2．画出闭环控制特性曲线n=f（Ug）。实验内容及操作步骤：1．系统开环机械特性的测定：逐渐增加给定电压Ug使电机启动，升速；调节给定Ug与负载电阻RG使电动机Id=Ied，n=1200rpm。其中Ied指电机的额定电流。Ug不变，改变RG使Id逐渐下

4、降，测出相应的转速n及电流平均值Id。2．系统闭环特性的测定：将电流反馈量调节电位器调到最高端。转向选择开关拨至“正向”，Ug>0，电动机启动后，测量测速发电机输出电压，将高电位端接入速度反馈的T1端，低电位端接入T2端，以保证速度反馈为负值。闭环机械特性的测定：1)调节给定Ug、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速n=1200rpm，这时Un=-0.9V，Ui=0.4V，Ug=1.89V。改变负载电阻RG,将平均电流Id及转速n记录下来。2)调节给定Ug、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速n=1000rpm，这时Un=-0.76V，Ui=0.33V，Ug=1.58V。改变负载电阻RG,

5、将平均电流Id及转速n记录下来。3)将转向选择开关为“反向”重复确定测速发电机电压的接入极性；再测定其闭环机械特性。闭环控制特性的测定：调节给定Ug及负载电阻RG，使系统稳定在Id=Ied，n=1200rpm，逐渐降低Ug，记录相关的Ug与n。实验数据及结果：系统的开环特性n=f（Id）n（rpm）1130116011901225126512881300Id（A）0.90.80.70.580.450.40.37电动机转速接近n=l200rpm，闭环机械特性n=f(Id)n（rpm）1168114611161101108210681002Id（A）0.630.70.80.850.90.950.9

6、9电动机转速接近n=1000rpm，闭环机械特性n=f(Id)n（rpm）1003100210011000995968905Id（A）0.560.680.760.870.940.960.99正转时，闭环控制特性n=f(Ug)n（rpm）117211001000902791692594Ug（V）4.063.783.413.072.692.352.02反转时，闭环控制特性n=f(Ug)n（rpm）11681096997902805699596Ug（V）4.023.773.433.12.762.392.04结果分析：跟据实验数据计算可得，当系统开环运行时，，当系统闭环运行时，，。可见，相对于开环系统

7、，闭环系统显著的提高了系统的静差率，因次闭环系统的转速稳定性更好。通过闭环控制特性曲线可知，系统无论正反转都可以获得很宽的调速范围，可满足多种场合的调速要求。实验心得：通过此次试验，进一步了解了试验台各个控制单元的原理及调试方法，掌握了逻辑PWM全桥直流调速系统的原理及调试步骤和方法。通过实验提高了动手操作能力，增加了实验的兴趣，并对掌握的知识加以巩固。实验成绩：