运动控制系统专题实验
实
验
报
告
2016年5月
6.1双闭环三相异步电机调压调速系统
一．实验目的
（1）熟悉晶闸管相位控制交流调压调速系统的组成与工作原理。
（2）熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的基本原理。
（3）掌握绕线式异步电机转子串电阻时在调节定子电压调速时的机械特性。
（4）掌握交流调压调速系统的静特性和动态特性。
熟悉交流调压系统中电流环和转速环的作用。
二．实验内容
（1）测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。
（2）测定双闭环交流调压调速系统的静特性。
（3）测定双闭环交流调压调速系统的动态特性 。
三．实验设备
（1）电源控制屏（NMCL-32）;
（2）低压控制电路及仪表（NMCL-31）;
（3）触发电路和晶闸管主回路（NMCL-33）；
（4）可调电阻（NMCL-03）;
（5）直流调速控制单元(NMCL-18)；
（6）电机导轨及测速发电机（或光电编码器)；
（7）直流发电机M03；
（8）三相绕线式异步电机；
（9）双踪示波器；
（10）万用表。
四．实验原理
1.系统原理
双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器（TVC）及三相绕线式异步电动机M（转子回路串电阻）。控制系统由零速封锁器（DZS）、电流调节器(ACR)、速度调节器(ASR)、电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器（AP1）等组成。其系统原理图如图6-1所示。
整个调速系统采用了速度、电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。
异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。
武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书
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课程设计任务书
学生姓名： 专业班级：
指导教师： 饶浩彬 工作单位： 自动化学院
题 目: 异步电动机闭环控制晶闸管调压调速系统建模与仿真
初始条件：
1．技术数据：
晶闸管调压装置：Ks=38，Ts=0.01s
异步电动机额定数据：PN=5.5KW，UN=380V，IN=15A，nN=1450r/min，
异步电动机：传递系数：KMA=7.1 r/min.V ，机电时间常数：Tm=0.58s
测速反馈环节： Ton=0.01s , α=0.004V.min/r
2．技术指标
稳态指标：无静差
动态指标：转速超调量：≤5% （过渡过程快且超调量小）
要求完成的主要任务:
1．技术要求：
(1) 该调速系统能进行平滑速度调节，负载电机不可逆运行，系统在调速范围内能稳定工作
(2) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续
2．设计内容：
(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图
(2) 根据闭环控制晶闸管调压调速系统原理图, 分析转速调节器的作用,
(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。
(4) 绘制异步电动机闭环控制晶闸管调压调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）
(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书
时间安排：
课程设计时间为一周半，共分为三个阶段：
（1） 复习有关知识，查阅有关资料，确定设计方案。约占总时间的20%
（2） 根据技术指标及技术要求，完成设计计算。约占总时间的40%
（3） 完成设计和文档整理。约占总时间的40%
指导教师签名： 年 月 日
《自动控制元件及线路》
课程实习报告
异步电动机变频调速系统
1.4.1 系统原理框图及各部分简介
本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。
供电 整流 滤波 逆变
主电路电流8051SPWM波隔离
电压检测主电路控制电路保护
电机电源电路电路电路驱动生成芯片单片机吸收电路 图1.1 系统原理框图
系统各组成部分简介：
供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。
控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。
1.4.2 变频器主电路方案的选定
变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。
1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。
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专业综合设计报告
设计课题：单相异步电机调速控制电路设计
专业班级：
小组成员：
指导教师：
设计时间：2010年12月30日
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单相异步电机调速控制电路设计
（兼单相负载调功电路）
一、设计任务与要求
(1).设计一种将双极性信号变为单极性信号的电路，该电路通过使用双向可控硅调压实现电动机调速；
(2).斩波系数180—90，连续可调；
(3).平均电压调整范围220V—120V，连续可调。
二、设计方案与论证
220V交流电通过电压器、整流器、双电压比较器形成电流触发脉冲，通过对晶闸管导通教的控制，调节电动机转速。
（1）、将220V电压全波整流整流成峰值电压为7.5V。
整流电路如下图：
整流电路
整流管输出后：
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（2）、过零检测：放大管具有半波整功能，找准基准点，才能正确判断导通角大小
过零检测电路
（3）、触发脉冲形成与调整
电压比较器1输出：
电压比较器2输出：
电流脉冲：
（4）、高低压隔离 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
4 （5）、晶闸管（可控硅）斩波，通过对脉冲触发时间的控制实现斩波过程
三、单元电路设计与计算
（1）、电压比较器LM393
他是双电压比较器集成电路。
该电路的特点如下：
工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2～36V，双电源：±1～±18V；
消耗电流小， ICC=0.8mA；
输入失调电压小， VIO=±2mV；
共模输入电压范围宽， VIC=0～VCC-1.5V；
输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；
输出可以用开路集电极连接“或”门；
采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8）
