广东工业大学实验报告__ 自动化_ _学院 __ 自动化 __专业 _ 1 __班成绩评定___________学号 3114000825 姓名_伍宏淳_(合作者____学号____) 教师签名_______实验_ 一 _ 题目_ 直流调速系统的稳态调速性能实验 _ 第＿11 周星期三＿一、实验目的1. 掌握PWM直流调速系统的组成结构和工作原理；2. 掌握直流调速系统的机械特性测试方法；3. 理解开环、闭环调速方法的稳态机械特性；4. 理解转速负反馈的作用。

二、实验内容和要求1. 完成PWM直流调速系统的接线；2. 测定开环调速方式的机械特性；3. 测定转速负反馈有静差、无静差调速方式的静特性；4. 分析对比开环、有静差、无静差调速的稳态机械特性。

三、实验结果和数据处理1. 实验结果2. 调速方式的稳态机械特性分析对比①根据表1和表2的数据，绘制开环调速、单闭环无静差调速的稳态机械特性图，分析对比这两种调速方式的稳态机械特性。

1、闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多；2、闭环系统的静差率要比开环系统小得多；3、如果所求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围。

②根据表3和表4的数据，绘制双闭环有静差调速、双闭环无静差调速的稳态机械特性图，分析对比这两种调速方式的稳态机械特性。

1、双闭环有静差调速的输出只取决于输入偏差量的现状；2、双闭环无静差调速的输出包含了输入偏差量的全部历史，虽然到稳态时▷Un=0，只要历史上有过▷Un，其积分就有一定数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压Uc。

这就是积分控制规律和比例控制规律的根本区别。

四、结论与心得本次实验是直流电机调速的各种方法的测试和对比，在课本的学习中我们掌握了理论知识，知道直流调速方法有很多，只有清楚知道各自的优缺点，才能根据工程的要求，采用合理的方法，以用合理的方式完成直流电机的调速。

五、问题与讨论1. 根据直流开环调速、单闭环无静差调速的稳态机械特性图，思考转速负反馈的作用。

闭环后，当负载增大时，由于转速反馈调节的作用，电压可升高到Ud02，使工作点水平向上平移，稳态速降比开环系统要小得多。

2. 根据直流双闭环有静差调速、无静差调速的稳态机械特性图，思考积分调节器的作用。

采用积分调节器，使得在有静差调速的情况下差值只能在是瞬时时刻，因为有积分调节器的加入，使得可以全部历史时刻控制，以致没有差值的产生。

广东工业大学实验报告__ 自动化_ _学院 __ 自动化 __专业 _ 1 __班成绩评定___________学号 3114000825 姓名_伍宏淳_(合作者____学号____) 教师签名_______实验_ 二 _ 题目_ 直流调速系统的动态调速性能实验 _ 第＿12 周星期三＿一、实验目的1. 掌握直流调速系统的动态响应特性测试方法；2. 理解转速单闭环、转速电流双闭环调速方法的动态响应特性，以及电流闭环控制的作用；3. 理解可逆直流调速系统转速反向的过渡过程；4. 理解转速调节器的比例、积分参数对系统动态性能的影响。

二、实验内容和要求1. 完成PWM直流调速系统的接线；2. 记录转速单闭环调速方式的动态响应曲线；3. 记录转速电流双闭环调速方式的动态响应曲线；4. 分析对比单闭环、双闭环调速方式在转速跟随、抗负载扰动、抗电网电压扰动方面的性能；5. 记录可逆直流调速系统转速反向的过渡过程的I-N曲线；6. 测定转速调节器在不同的比例、积分参数下，调速系统的动态响应特性。

三、实验结果和数据处理1.空载零速启动实验图1.1转速单闭环转速和电流波形图1.2双闭环转速电流波形2.负载扰动实验图2.1单闭环负载突加图2.2 单闭环负载突减图2.3双闭环负载突加图2.4双闭环负载突减3.供电电压扰动实验图3.1 单闭环电源突减 图3.2 单闭环电源突加 图3.3 双闭环电源突减 图3.4 双闭环电源突加4. 可逆直流调速系统转速反向的过渡过程实验 图4.1“正转电动-正转制动-反转电动”N-I 波形图5. 转速控制器参数对动态响应特性的影响实验① 停止直流电机，选择“转速电流双闭环”控制方式图5.1 I=0.02 P=1.5 图5.2 I=0.04 P=1.5 图5.3 I=0.06 P=1.5② 停止直流电机，选择“转速电流双闭环”控制方式图5.4 I=0.02 P=1.8 图5.5 I=0.02 P=2.1四、结论与心得转速单闭环控制启动过程中没有考虑到电流极大的影响，容易烧坏电力电子器件，为了保护电路以及让启动过程比较完美的控制，引入了转速和电流的双闭环控制，让电流迅速到达稳定值而又控制电流的最大值，起到保护的作用。

五、问题与讨论1. 与转速单闭环控制相比，为什么双闭环控制能让电机转速迅速上升到给定值。

双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，此时加在转速调节器输入端的偏差电压nU 很大，电流极速上升，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值。

2. 根据转速和电流波形，分析对比转速单闭环和转速电流双闭环调速方式在负载突变扰动、供电电压突变扰动下的动态响应特性，理解电流负反馈调节器的作用。

作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给 定电压U i *（即外环调节器的输出量）变化。

对电网电压的波动起及时抗扰的作用。

在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。

当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。

一旦 故障消失，系统立即自动恢复正常。

这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。

广东工业大学实验报告__ 自动化_ _学院 __ 自动化 __专业 _ 1 __班成绩评定___________学号 3114000825 姓名_伍宏淳_(合作者____学号____) 教师签名_______实验_ 三 _ 题目_ 交流变频调速系统的开环调速实验 _ 第＿13 周星期三＿一、实验目的1. 熟悉交流变频调速系统的组成结构；2. 熟悉交流变频调速系统的工作原理；3. 掌握交流变频调速系统的动态响应特性和稳态机械特性；4. 掌握SPWM、SVPWM调制方法的区别。

二、实验内容和要求1. 完成交流变频调速系统的电路连接；2. 测定开环SPWM调速方式的动态响应特性和稳态机械特性；3. 测定开环SVPWM调速方式的动态响应特性和稳态机械特性；4. 分析比较SPWM、SVPWM调制方式的差异。

三、实验结果和数据处理1.SPWM动态响应特性实验图1.1 SPWM 空载零速启动转速和电流波形2.SPWM稳态机械特性实验表1 SPWM调速方式的机械特性（N*=1000rpm）3.SVPWM动态响应特性实验图3.1空载零速启动的转速和电流波形4.SVPWM稳态机械特性实验5.SPWM图5.1 SPWM稳态A相B相电流波形6. SVPWM的稳态电流测量与分析图6.1 SVPWM稳态A相B相电流波形7. SPWM的电压调制比测量与分析表3 SPWM调速方式的电压调制比测试（N*=1000rpm）8.SVPWM的电压调制比测量与分析电压空间矢量PWM(SVPWM)的加入，大大地简化交流电机的调速的过程，使得交流电机调速成为可能，使得交流电机的运用渐渐取代直流电机。

五、问题与讨论1. 根据表3和表4，思考为什么随着直流母线电压的下降，SPWM调制方式下的转速下降幅度比SVPWM调制方式下的转速下降幅度大。

SVPWM直流电压利用率最大为2/3Udc*cos30°，（该电压为线性调制区时对应的最大利用率）SPWM直流母线利用率为Udc/2.（相电压和参考点选取有关），因此SVPWM的电压利用率即逆变输出三相电压相电压的峰值与直流母线电压的比值，为sqrt（3）/3。

广东工业大学实验报告__ 自动化_ _学院 __ 自动化 __专业 _ 1 __班成绩评定___________学号 3114000825 姓名_伍宏淳_(合作者____学号____) 教师签名_______实验_ 四 _ 题目_ 交流变频调速系统的闭环调速实验 _ 第＿13 周星期三＿一、实验目的与要求1. 掌握磁场定向控制方法、直接转矩控制方法的工作原理；2. 掌握磁场定向控制方法、直接转矩控制方法的动态响应特性；3. 理解磁场定向控制方法、直接转矩控制方法的优缺点。

二、实验内容1. 完成交流变频调速系统的电路连接；2. 测定磁场定向控制方法的动态响应特性；3. 测定直接转矩控制方法的动态响应特性；4. 分析磁场定向控制方法和直接转矩控制方法的矢量圆的差异。

三、实验结果和数据处理1.磁场定向控制动态响应特性实验图1.1 空载零速启动下的转速和电流波形图1.2 转速阶跃变化时的转速和电流波形图1.3 负载突变扰动下的转速和电流波形2. 磁场定向控制稳态机械特性实验3.图3.1空载零速启动的转速和电流波形图3.2转速阶跃变化时的转速和电流波形图3.3负载突变扰动下的转速和电流波形4.磁场定向控制的矢量圆分析图4.1电流矢量圆5.直接转矩控制的矢量圆分析图5.1 磁通矢量圆四、结论与心得矢量控制（转子磁场定向控制）相对于直接转矩控制来说，通过建模坐标转换，从理论上解决了交流调速系统的静、动态性能问题，其动态性能好，调速范围宽。

五、问题与讨论1. 根据磁场定向控制与直接转矩控制的原理，思考两种控制方法动态响应特性差异的原因。

直接转矩控制之所以响应快速，一方面是因为直接转矩控制采用的离散滞环控制器，而矢量控制采用的是PI连续控制器；另一方面是因为它无需进行从静止到旋转的复杂的一系列坐标运算，采用了电压空间矢量对三相PWM调制做统一处理。

2. 根据磁场定向控制与直接转矩控制的原理，思考两种控制方法矢量圆差异的原因。

直接转矩控制分别直接控制电动机的转矩和磁链，而矢量控制借助于对定子电流矢量的控制，将其分解成转矩分量和磁链分量两部分，所以它是间接转矩控制。

直接转矩控制系统选择定子磁链作为被控量，而矢量控制系统选择转子磁链作为被控量。