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![《运动控制系统》实验指导书[新][152023]](https://img.taocdn.com/s1/m/f651f848ddccda38376baf9e.png)
一、运动控制系统实验项目一览表实验室名称：电机拖动实验室课程名称：运动控制系统适用专业：电气工程及自动化、自动化实验总学时：16设课方式：课程实验（“课程实验”或“独立设课”二选一）是否为网络实验：否（“是”或“否”二选一）实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一．实验目的1．熟悉直流调速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．实验内容2．电平检测器的调试3．反号器的调试4．逻辑控制器的调试三．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．NMCL—31A组件3．NMCL—18组件4．双踪示波器5．万用表四．实验方法1．速度调节器（ASR）的调试按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。
注意：正常使用时应“封锁”，以防停机时突然启动。
（1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由NMCL—31的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于 5V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容，（必须按下选择开关，绝不能开路），突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于 6V。
（2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
电力电子学实验指导书河北科技师范学院欧美学院机电系第一章挂箱介绍和使用说明一．MCL一31面板MCL一31由G（给定），零速封锁器（DZS），速度变换器（FBS）。
转速调节器（ASR），电流调节器（ACR）、仪表组成，1．G（给定）：原理图如图1—1。
它的作用是得到下列几个阶跃的给定信号：（1）0V突跳到正电压，正电压突跳到0V；（2）0V突跳到负电压，负电压突跳到0V；（3）正电压突跳到负电压，负电压突跳到正电压。
正负电压可分别由RP1、RP2两多圈电位器调节大小（调节范围为0—±13V左右）。
数值由面板右边的数显窗读出。
只要依次扳动S1、S2的不同位置即能达到上述要求。
（1）若S1放在“正给定”位，扳动S2由“零”位到“给定”位即能获得0V突跳到正电压的信号，再由“给定”位板到“零”位能获得正电压到0V的突跳；（2）若S1放在“负给定”位，扳动S2，能得到0V到负电压及负电压到0V的突跳；（3）S2放在“给定”位，扳动S1，能得到正电压到负电压及负电压到正电压的突跳。
由脉冲控制及移相、双脉冲观察孔、一组可控硅、二组可控硅及二极管、RC吸收回路、平波电抗器L组成。
1．脉冲控制及移相：本实验台输出相位差为60O，经过调制的“双窄”脉冲（调制频率大约为3－10kHz），触发脉冲分别由两路功放进行放大，分别由U b1r和U blf进行控制。
当U blf接地时，第一组脉冲放大电路进行放大。
当U b1r接地时，第二组脉冲放大电路进行工作，脉冲移相由U ct端的输入电压进行控制，当U Ct端输入正信号时，脉冲前移，U Ct 端输入负信号时，脉冲后移，移相范围为10O～160O。
偏移电压调节电位器RP调节脉冲的初始相位，不同的实验初始相位要求不一样。
2．双脉冲及同步电压观察孔。
双脉冲观察孔输出经过调制的双脉冲。
同步电压观察孔输出相电压为30V左右的同步电压，用双踪示波器分别观察同步电压和双脉冲，可比较双脉冲的相位。
综合性实践报告
实践项目名称逻辑无环流可逆直流调速系统实践日期2008.3.19—2008.3.24
班级电气05-10班
学号
姓名
成绩
气工程实践与实践中心
实践报告说明
1．实践项目名称：要用最简练的语言反映实践的内容。
要求与实践指导书中相一致。
2．实践类型：一般需说明是验证型实践还是设计型实践，是创新型实践还是综合型实践。
3．实践目的与要求：目的要明确，要抓住重点，符合实践指导书中的要求。
4．实践原理：简要说明本实践项目所涉及的理论知识。
5．实践环境：实践用的软硬件环境（配置）。
6．实践方案设计（思路、步骤和方法等）：这是实践报告极其重要的内容。
概括整个实践过程。
对于操作型实践，要写明依据何种原理、操作方法进行实践，要写明需要经过哪几个步骤来实现其操作。
对于设计型和综合型实践，在上述内容基础上还应该画出流程图、设计思路和设计方法，再配以相应的文字说明。
对于创新型实践，还应注明其创新点、特色。
7．实践过程（实践中涉及的记录、数据、分析）：写明具体上述实践方案的具体实施，包括实践过程中的记录、数据和相应的分析。
8．结论（结果）：即根据实践过程中所见到的现象和测得的数据，做出结论。
9．小结：对本次实践的心得体会、思考和建议。
10．指导教师评语及成绩：指导教师依据学生的实际报告内容，用简练语言给出本次实践报告的评价和价值。
注意：
实践报告将记入实践成绩；
每次实践开始时，交上一次的实践报告，否则将扣除此次实践成绩。
NMCL-II型现代电机电力电子及电气传动教学实验平台是根据《电机学》、《电力拖动》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《自动控制理论》、《计算机控制技术》等课程研制而成的，可根据课程内容的实际需要灵活选用组件完成相关实验。
该实验平台充分考虑了学生的操作习惯，并结合教材的典型线路，使得学生在学习理论知识后，能够迅速地在实验台上完成实验，加深对理论的理解。
产品特点：实验项目齐全，综合性强，并且充分反映了《电机学》、《电力拖动》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《自动控制理论》、《计算机控制技术》等课程的最新发展趋势，紧密追踪工业发展方向。
实验装置具有良好的兼容性和可扩展性。
实验台采用平台式设计，即实验中所要用到的各类仪表和电源基本上采用固定式，实验项目采用组件式，可以根据用户的需求进行选配，并且日后可方便扩展。
实验设备具备完善的人身安全体系。
具有电流型漏电保护器、隔离变压器、电压型漏电保护器等多重人身安全措施，采用全封闭新型手枪式导线，可以完全杜绝学生触摸到金属部分。
各测量仪表、电源均有过量程和短路保护。
特别是电力电子技术及其相关实验，除了在线路中设计有各种保护电路外，还采用了高低压两种导线，两种导线采用不同形式不同线径，不能互插，有效地避免了高压串入低压线路可能造成控制电路的损坏。
产品使用的实验电机均为小型电机，经过特殊设计，其参数和特性可模拟中小型电机。
同时可节约实验用房，减少基建投资，实验时噪声小，改善实验环境。
新技术、新器件得到了大量的采用。
高性能变频调速系统采用数字信号处理器（DSP）作为核心控制器，采用高分辨率的光电编码器作为转速反馈元件，采用LEM传感器作为电流检测元件，可完成SPWM、空间矢量、磁场定向、直接转矩与等变频调速实验。
实验台中所用到的元器件均采用国内名优、军工企业、外资企业、合资企业的产品，产品性能可靠。
低压电气配电柜、操作台、操作箱使用说明书中冶南方（武汉）自动化有限公司二○一六年四月目录概述 (3)供货范围的产品介绍 (3)低压配电柜的运行维护 (16)低压配电柜检修维护保养方案 (18)安全注意事项 (18)结束语 (20)一、概述：本说明适用于中冶南方（武汉）自动化有限公司给日照酸再生供货的MCC柜、PLC柜、操作台、操作箱。
二、供货范围的产品介绍:主要产品包括：PLC柜MCC配电柜变频调速柜电气操作台箱小型动力配电柜配电箱2.1、PLC柜1.产品概述：我公司依托于强大的研发、设计能力，根据用户需求，量身设计非标PLC控制柜，完成多行业的生产线全功能自动化控制。
配合HMI、控制台、箱等多种电气成套设备，具备报警、系统诊断、紧急停车等控制功能，并实现与其他设备的联动，满足各行业的智能化控制管理需求。
PLC控制柜具有过载、短路、缺相保护等保护功能。
它具有结构紧凑、工作稳定、功能齐全。
可以根据实际控制规摸大小，进行组合，既可以实现单柜自动控制，也可以实现多柜通过工业以太网或工业现场总线网络组成集散（DSC）控制系统。
PLC控制柜能适应各种大小规模的工业自动化控制场合。
2.使用环境条件（1）、周围空气温度：最高温度+55℃，最低温度-15℃；（2）、环境湿度：日平均相对湿度不大于90%，月平均相对湿度不大于85%；（3）、海拔：设备安装场所最大海拔高度1000米；（4）、地震：地震烈度不超过8度；（5）、周围空气：应不受腐蚀性或可燃性气体、水蒸汽等明显污染；（6）、无严重污秽及经常性的剧烈振动，严酷条件下严酷度设计满足I类要求。
3.结构特点控制柜体使用优质冷轧钢板一次加工成型的九折弯立柱，使用刚插件和焊接双重连接组合，顶置吊环与刚插件之间连接，四周围板都能卸下来，方便多个单柜并柜连接，底板都是活动盖板，保证走线方便灵活。
2.2 MCC低压配电柜1.产品概述：MCC电机控制中心是将各种电机控制单元及计量设备高度集成的电气成套设备，用于对单台电机和整条生产线电机进行统一的控制盒保护。
《电力电子与变频技术》实验实训指导书李翔编写适用专业：电气自动化机电一体化安徽国防科技职业学院机电工程系2011 年 11 月第一部分电力电子技术实验指导实验一三相半波可控整流电路的研究一．实验目的了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作。
二．实验线路及原理三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。
不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。
实验线路见图2-1。
三．实验内容1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。
2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。
四．实验设备及仪表1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．MEL—03组件（900Ω，0.41A）或自配滑线变阻器.5．双踪示波器。
6．万用电表。
五．注意事项1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。
2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使I d不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证I d超过0.1A，避免晶闸管时断时续。
3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。
六．实验方法1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）打开MCL—18电源开关，给定电压有电压显示。
（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作合上主电源，接上电阻性负载，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wv，从0V调至110V：（a）改变控制电压U ct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压U d=f（t）波形，并记录相应的U d、I d、U ct值。
（b）记录α=90°时的U d=f（t）的波形图并测量U d。
（c）求取三相半波可控整流电路的输入—输出特性U d/U2=f（α）。
（d）观察临界连续点U d=f（t）的波形图，并测量U d值注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。
以下均同3．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作接入MCL—33的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过0.8A（若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路），操作方法同上。
（a）观察不同移相角α时的输出U d=f（t），并记录相应的U d值，记录α=90°时的U d=f（t）波形图。
（b）求取整流电路的输入—输出特性U d/U2=f（α）。
七．实验报告1．绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻—电感性负载时的U d=f（t）（在α=90°情况下）波形，并进行分析讨论。
2．根据实验数据，绘出整流电路的负载特性U d=f（I d），输入—输出特性U d/U2=f（α）。
八．思考1．如何确定三相触发脉冲的相序？它们间分别应有多大的相位差？2．根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路允许的输出电流？实验二三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一．实验目的1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。
2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。
二．实验内容1．三相桥式全控整流电路2．三相桥式有源逆变电路3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。
三．实验线路及原理实验线路如图2-2所示。
主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。
触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四．实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33（A）组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．MEL-03可调电阻器（或滑线变阻器1.8K, 0.65A）5．MEL-02芯式变压器6．二踪示波器7．万用表五．实验方法1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。
（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o 的幅度相同的双脉冲。
（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
（5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使α=150o。
2．三相桥式全控整流电路按图接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450Ω)。
三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wu，从0V调至220V。
注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。
以下均同调节Uct，使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。
3．三相桥式有源逆变电路断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调节Uct，使α仍为150O左右。
三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wu，从0V调至220V合上电源开关。
调节Uct，观察α=90O、120O、150O时, 电路中u d、u VT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。
4．电路模拟故障现象观察。
在整流状态时，断开某一晶闸管元件的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察并记录此时的u d波形。
说明：如果采用的组件为MCL—53或MCL—33（A），则触发电路是KJ004集成电路，具体应用可参考相关教材。
六．实验报告1．画出电路的移相特性Ud=f(α)曲线2．作出整流电路的输入—输出特性U d/U2=f（α）3．画出三相桥式全控整流电路时，α角为30O、60O、90O时的u d、u VT波形4．画出三相桥式有源逆变电路时，β角为150O、120O、90O时的u d、u VT波形5．简单分析模拟故障现象实验三直流斩波电路(设计性)的性能研究一．实验目的熟悉四种斩波电路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boostchopper、cuk chopper)的工作原理，掌握这四种斩波电路的工作状态及波形情况。
二．实验内容1 SG3525芯片的调试2 斩波电路的连接3 斩波电路的波形观察及电压测试三．实验线路及原理按照面板上各种斩波器的电路图2-3所示，取用相应的元件，搭成相应的斩波电路即可.触发电路直流PWM控制电路，由S G3525触发输出，工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四．实验设备及仪器1 电力电子教学试验台主控制屏2 MCL-22组件3 示波器4 万用表五．实验方法1. SG3525性能测试先按下开关s1（1）锯齿波周期与幅值测量(分开关s2、s3、s4合上与断开多种情况）。
测量“1”端。
（2）输出最大与最小占空比测量。
测量“2”端。
2．buck chopper(1)连接电路。
将UPW(脉宽调制器)的输出端2端接到斩波电路中IGBT管VT的G端,分别将斩波电路的1与3，4与12，12与5，6与14，15与13，13与2相连，照面板上的电路图接成buck chopper斩波器。
(2)观察负载电压波形。
经检查电路无误后,按下开关s1、s8，用示波器观察VD1两端12、13孔之间电压，调节upw的电位器rp，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形(3)观察负载电流波形。
用示波器观察并记录负载电阻R4两端波形(4)改变脉冲信号周期。
在S2、S3、S4合上与断开多种情况下,重复步骤(2)、(3)(5)改变电阻、电感参数。
可将几个电感串联或并联以达到改变电感值的目的，也可改变电阻，观察并记录改变电路参数后的负载电压波形与电流波形，并分析电路工作状态。
3．boost chopper（1）照图接成boost chopper电路。
电感任选, 电容选c1,负载电阻r选r6。
实验步骤同buck chopper。
4．buck-boost chopper（1）照图接成buck-boost chopper电路。
电感选L1+L2, 电容选c1,负载电阻r选r6。
实验步骤同buck chopper5．cuk chopper（1）照图接成cuk chopper电路。
电感和电容任选,负载电阻r选r4或r6。
实验步骤同buck chopper。
六．实验报告1．画出各斩波电路负载电压波形与电流波形2．分析各斩波电路特点实验四单相交直交变频电路（调速）一．实验目的熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路驱动电机时的工作情况及其波形作全面分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率与电机机械特性的关系二．实验内容1．测量SPWM波形产生过程中的各点波形2．观察变频电路驱动电机时的输出波形3．观察电机工作情况三．实验线路及原理按照电路图2-4和1-3所示，取用相应的元件，搭成相应的控制电路。
触发电路采用SPWM控制电路，直接控制电机组建，工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四．实验设备和仪器1．电力电子及电气传动主控制屏2．MCL-22组件3．MEL-03组件3．MEL-11挂箱4．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL13组件）5．电容运转电机6．双踪示波器7．万用表五．实验方法1．SPWM波形的观察按下左下方的开关S5(1)观察"SPWM波形发生"电路输出的正弦信号Ur波形(2端与地端)，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。
(2)观察三角形载波Uc的波形(1端与地端)，测出其频率,并观察Uc和Ur的对应关系。
