新能源综合实验
实验十 直流电机调速实验
一、实验目的：
了解直流电机调速的原理与方法。
二、实验原理：
（一）直流电机调速的方法有：
1.调节电枢供电电压U
改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒
转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到
的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
2.改变电动机主磁通
改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额
定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，
响应速度较慢，但所需电源容量小。
3.电枢回路串电阻调速
电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调
速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大
量电能。
（二）ETD 790 791系列装置是三相全数字式直流调速器，其工作电压最高可达500 Vac，
工作电流可达4000A，频率范围为45－62赫兹，可用来控制电机的转速和转矩。
通过采用不同的外形尺寸，装置的电流最大可达到9000A。
调速器可分为两种类型：不可逆（791）和可逆（790）。
不可逆调速器仅用来控制一个方向的转速和转矩，而可逆调速器则可用来控制两个方向
的速度和转矩。
当使用可逆调速器时，通过使用全控的反并联的可控硅模块，使电机电枢实现了真正四
象限控制。在制动期间，电机的能量可迅速反馈回电网。
调速器内部标配一个可调的励磁模块，用来调整电机励磁电流或者弱磁控制。
通过ETD 10.07.0 调控板上的一个32位的微处理器实现对调速器进行控制。调控板同
时可用于不可逆和可逆调速器。
微处理器的功能包括：主调节功能、与外部设备的接口功能、诊断功能。这些功能可概
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括为：
各种输入/输出信号，可进行自由组态；
PID（三项控制器）速度环调节器；
电流预控控制器，自动计算电机电阻，电感；
辅助PID功能块，可自由配置；
2层保护（报警与警告）；
控制面板可以自由配置参数，监视变量；
通过RS232、RS422和RS485串行口实现的外部通信功能；
内嵌CAN现场总线，且可通过不同的模块选择不同的现场总线。
三、实验仪器：
大型风力发电缩比模型实验台，ETD790直流调速器。
四、实验方法及步骤：
1、选择进入转速-功率曲线实验界面，设定起始风速。
2、启动直流电动机。
3、改变风速输入值，观察记录直流电机转速、电枢电压、电枢电流、励磁电流等电参数。
4、也可在并网状态下进行，作对比分析实验（但小于5M/S时并网会自动脱网）。
五、实验数据记录：
输入风速（m/s） 3 4 5 6 7 8 9 10 11

空
载
状
态

电机转速（r/min）
电枢电压（V）
电枢电流（I）
励磁电流（I）

并
网
状
态

电机转速（r/min）
电枢电压（V）
电枢电流（I）
励磁电流（I）
六、思考题：
1、说明本实验中的直流电机调速方法，空载与并网状态下有什么差别？
2、根据附件大型风力发电缩比模型试验台电气原理图，对照实物，读懂图纸。
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附件：大型风力发电缩比模型试验台电气原理图