《交直流调速系统》课程实验指导书专业：电气工程及其自动化电子信息工程学院2014年5月目录实验概述 (1)实验一晶闸管直流调速系统主要单元的调试 (4)实验二晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验 (7)实验三转速单闭环直流调速系统 (14)实验四电压单闭环直流调速系统 (18)实验五逻辑无环流可逆直流调速系统 (21)实验六三相正弦波脉宽度调制（SPWM）变频原理实验（带有PLC 接口） (24)合肥师范学院实验概述《交直流调速系统》是一门实践性、实用性很强的专业课程，学习交直流调速系统必须理论联系实际。

交直流调速系统在工业自动化中获得广泛应用，课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等，而实验环节是这些课程的重要组成部分。

通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高实际动手能力、分析和解决问题的独立工作能力。

1. 实验的特点和要求交直流调速系统实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂系统性较强。

该实验是上述理论教学的重要的补充和继续，而理论教学则是实验教学的基础。

学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验来验证理论，促使理论和实际相结合，使认识不断提高、深化。

具体地说，学生在完成指定的实验后，应具备以下能力：（1）掌握电力电子变流装置主电路、触发或驱动电路的构成及调试方法，能初步设计和应用这些电路。

（2）熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用方法。

（3）掌握交、直流电机控制系统的组成和调试方法，系统参数的测量和整定方法。

（4）能设计交、直流电机控制系统的具体实验线路，列出实验步骤。

（5）能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题。

（6）能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。

2. 实验准备实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。

每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至损坏实验装置。

因此，实验前应做到：（1）复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识；（2）阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法。

（3）写出预习报告，其中应包括实验题目、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据记录表格等；（4）熟悉实验所用的实验装置、测试仪器等；（5）进行实验分组，一般情况下，实验分组为每组2~4人。

3. 实验实施在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。

实验时要做到以下几点：（1）实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验开始。

1交直流调速系统实验指导书（2）指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能、使用方法。

（3）按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。

（4）按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，一般情况下次序为先主电路，后控制电路，先串联，后并联。

在进行调速系统实验时，也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。

（5）完成实验系统接线后，必须进行自查。

串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确；并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。

距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根导线在实验装置上的某接线端进行过渡连接。

自查完成后，须经指导教师复查后方可合闸通电，开始实验。

（6）实验时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作。

除作阶跃启动试验外，系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位，测试点的分布应均匀；改接线路时，必须拉闸，断开电源。

实验中应观察实验现象是否正常，所得数据是否合理，实验结果是否与理论相一致。

（7）完成本次实验全部内容后，应请指导教师检查实验数据、记录的波形。

经指导教师认可后方可拆除接线，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。

4. 实验总结实验的最后阶段是实验总结，即对实验数据进行整理、绘制波形和图表、分析实验现象、撰写实验报告。

每个实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。

如实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据和结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而是应用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的原因。

实验报告是根据实测数据和在实验中观察、发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。

实验报告要写在一定规格的报告纸上，且应简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。

实验报告包括以下内容：（1）实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期。

（2）实验目的、实验内容简述。

（3）列出实验中所用组件的名称及编号等。

（4）绘出实验时所用组件的线路图，并注明仪表量程、电阻器阻值、电源端编号等。

（5）实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。

（6）按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线及记录的波形，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线，不在曲线上的点仍按实际数据标出。

2合肥师范学院（7）用理论知识对实验结果进行分析总结，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解、建议和改进的措施，并最后写出结论。

（8）每次实验后，要求每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。

3交直流调速系统实验指导书实验一晶闸管直流调速系统主要单元的调试一、实验目的1.熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2.掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二、实验设备1.DL01 电源控制屏2.DL02晶闸管主电路3.DL05三相晶闸管触发电路4.DL21 直流电机调速电路5.示波器6.万用表三、实验内容1.调节器I(速度调节器)的调试。

2.调节器II(电流调节器)的调试。

3.反相器的调试。

4.控制单元及系统调试。

四、实验方法4.1电压给定4.1.1实验原理“电压给定”由两个电位器RP6、RP7及两个开关S1、S2组成。

S1为正、负极性切换开关，输出的正、负电压的大小分别由RP6、RP7来调节，其输出电压范围为-15V～+l5V，S2为输出控制开关，置于“运行”位置，允许电压输出，置于“停止”位置，则输出恒为零。

4.1.2实验方法与步骤1.将S2置于“运行”位置，S1置于“正给定”位置，调节RP6可得到可调的正电压。

拨动S2至“停止”位置，可获得从正电压至0V的阶跃信号；再拨动S2至“运行”位置，则可获得从0V至正电压的阶跃信号。

2.将S2置于“运行”位置，S1置于“负给定”位置，调节RP7可得到可调的负电4合肥师范学院压。

拨动S2至“停止”位置，可获得从负电压至0V的阶跃信号；再拨动S2至“运行”位置，则可获得从0V至负电压的阶跃信号。

3.将S2置于“运行”位置，拨动S1，分别调节RP6和RP7使输出一定的正、负电压，当S1从“正给定”位置转换至“负给定”位置时，可得到从正电压到负电压的阶跃信号。

当S1从“负给定”位置转换到“正给定”位置时，得到从负电压到正电压的阶跃信号。

4.2调节器4.2.1实验原理“调节器”的功能是对给定和反馈两个输入量进行加法、减法、比例、积分和微分等运算，使其输出按某一规律变化。

“调节器”由运算放大器、输入与反馈环节及二极管限幅环节组成。

“A1、A2、A3”端为信号输入端，二极管VD1和VD2起运放输入限幅，保护运放的作用。

二极管VD3、VD4和电位器RP2、RP3组成正负幅值可调的限幅电路。

由R1、C1组成微分反馈校正环节，有助于抑制振荡，减少超调。

RP1、C2与运算放大器组成PI调节器。

改变R7的阻值改变了系统的放大倍数，改变C5的电容值改变了系统的响应时间。

电位器RP1、RP2、RP3均安装面板上。

4.2.2实验方法与步骤1.调整输出限幅值将“电压给定”的输出端连接到“调节器”的“A3”端。

当加+5V的给定电压时，调整限幅电位器RP3，观察“调节器”负电压输出的变化规律(-0.8V～-16V)；当加-5V的给定电压时，调整正限幅电位器RP2，观察“调节器”正电压输出的变化规律(14.6V～0.8V)。

2.测定输入输出特性用外接导线将反馈网络中的电容C2短路，使“调节器”为P（比例）调节器，同时将正负限幅电位器RP2和RP3均顺时针旋到底，在“调节器”的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压变化，直至输出限幅值，并画出对应的曲线。

3.观察PI特性将反馈网络中电容C2的短路线拆除，给“调节器”输入端突加给定电压，用示波器观察输出电压的变化规律。

改变调节器的外接电阻值，观察输出电压的变化。

4.3反相电路4.3.1实验原理5交直流调速系统实验指导书6“反相电路”由运算放大器及相关电阻组成，用于调速系统中信号需要反相的场合，反相电路的输入信号U1由运算放大器的反相输入端输入，故输出电压U2为：21311U R R RP U ⋅+-=调节电位器RP1，使RP1+R3=R1，则12U U =-，输入与输出成反相关系。

4.3.2实验线路连接测定输入输出的比例：将“反相电路”输入端接“电压给定”的输出。

调节“电压给定”使其输出为+5V ，用万用表测量“反相电路”输出端，通过调节RP5使输出等于-5V ；再调节“电压给定”使其输出为-5V ，观测“反相电路”输出是否为+5V 。

4.4 “触发电路”调试1. 打开DL01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。

2. 将DL02的“三相同步信号输出”端和DL05“三相同步信号输入”端相连，打开DL05电源开关，拨动 “触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。

3. 观察A 、B 、C 三相的锯齿波，并调节A 、B 、C 三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。

4. 将DL22上的“给定”Ug 输出直接与DL05上的移相控制电压Uct 相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DL05中“偏移电压观测及调节”上的电位器，用双踪示波器观察三相同步信号输入a 和“双脉冲观察孔” VT1的输出波形，使α=150°(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0°是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30°)。

5. 将给定开关S2置于“给定”位置，适当增加给定Ug 的正电压输出，观测DL05上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。