运控系统试验参考指导书
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逻辑无环流直流调速系统实验
一、实验目：
1. 理论联系实际，把“自动控制系统”、“电力电子变流技术”等课程所学理论应用于实际，掌握和巩固可逆调速系统构成工作原理和重要优缺陷。
2. 熟悉和掌握逻辑无环流可逆调速系统调试办法和环节。
3. 通过实验，分析和研究系统动、静态特性，并研究调节器参数对动态品质影响。
4. 通过实验，使同窗提高实际操作技能，培养分析和解决问题能力。
二、实验内容：
1. 各控制单元调试。
2. 整定电流反馈系数β，转速反馈系数a，整定电流保护动作值。
3. 测定开环机械特性及高、低速时静特性n=f(Id)。
4. 闭环控制特性n=f(Id)测定。
5. 变化调节器参数，观测、记录电流和速度起制动动态波形。
三、实验规定：
1. 预习：
(1)实验前必要掌握系统框图原理、系统各控制单元功能和作用。
(2)熟悉IPS-1实验装置构造，面板布置及系统重要设备参数。
(3)拟定实验详细操作环节，列出所需记录参数表格，实验前由教师抽查，发现未预习者，不得参加实验。
2. 实验技术指标规定：
(1)电流超调量σi% ≤5%，并记录关于参数对σi%影响，用理论计算分析误差因素。
(2)转速超调量σn% ≤10%，并记录关于参数对σn%影响，用理论计算分析误差因素。
(3)用示波器测定，系统起动、制动，由正转到反转过渡时间。
(4)稳态转速无静差。
3. 实验报告内容：
(1)实验线路构成方框图和系统原理图（2#图纸）。
(2)实验内容、环节和办法，实验测定成果数据和波形图。
(3)分析系统相对稳定性、动态波形与参数关系。
(4)提出对本实验改进意见。
四、实验系统构成及工作原理：
系统原理框图(见图2)。
图中：
GJ(LY101盒)—(见图1)信号给定单元，它有两个输出端。
输出1—给定信号直接输出端；
输出2—给定信号经给定积分器(GI)后输出。
[图1 给定单元 BS BC ACR CT1 CT2 GJ DZS ASR ARDLCUn*WY+15V-15VGNDM~AVTCAGV灯箱KMNIIIk1/Y-11TBN1UnUnUn*DPTDPZUioMT1MT2UbifUbirKMJVfVRTM/Y-11LHKMAN1 图2.系统框图 ASR(LY102盒)—(见图3)速度调节器(PI)，它保证稳态时速度无静
差，其输出限幅值作为电流调节器最大电流给定，决定电动机最
大起动电流。
BS盒盒124102LYLY—速度变换及速度反馈。
DZS(LY102盒)—(见图4)零速封锁单元，其作用是：当给定信号为零时，电动机应停止不动，然而，各调节器零点漂移将导致电动机爬行，为保证零位时电动机不会爬行，一定要将调节器严格锁零，即通过控制场效应管使调节器输出和输入之间短接。
ACR(LY103盒)—(见图5)电流调节器(PI)，它作为电流环内调节器，可以控制电动机起，制动电流大小，及时抑制电网扰动对转速影响。其输出最大限幅值由触发器GT移相特性决定，即最大正限幅值决定
αmin大小，最大负限幅值决定βmin大小。
BC盒盒124103LYLY—电流变换及电流反馈。由三个同型号(5A/0.1A)交流电流互感器LH接成星形接法，经三相桥式整流后变成极性不可变直流电压，并分路送出：
a)过流推β信号和过流跳闸控制信号；
b)DPZ零电流输入信号Uio；
c)电流反馈信号Uif（或Ui）。
AR(LY103盒)—(见图6)反号器。注意：电流反馈信号极性总是为“+”，并且，此系统只采用了一种电流调节器，为保证电流环为电流负反馈环，实现负反馈控制，必要采用一只反号器AR，为此，由逻辑DLC两个相反端UF和UR信号分别控制电流给定信号，以实现电流反馈永远是负反馈。
[图6] CT1，MT1(LY105-1盒)—(见图7)正组桥晶闸管三相移相触发器和脉冲门。
CT2，MT2(LY105-2盒)—反组桥晶闸管三相移相触发器和脉冲门。
三相移相触发器由三片集成电路芯片KJ004（或KC04）等构成，
通过KJ041而形成六路双窄脉冲，经脉冲放大和脉冲门MT，去发
三相全控桥晶闸管。
三相移相触发器有两路输入信号，一路是三相交流同步电源，以保证主电路交流电压和触发脉冲保持同步，去对的触发各相晶闸管。另一路是脉冲移动控制信号Uct，用它来控制触发器脉冲发出时刻，从而达到控制晶闸管触发角目。
为了从主线上消除系统静态环流和脉动环流，则必要在任何时刻只容许开放一组晶闸管脉冲，另一组晶闸管脉冲被严格封锁，为达此目，电路上设计了两个模仿电子开关脉冲门MT1、MT2，逻辑控制器依照系统工作状况对的发出指令Ubif（或Ubir）来接通一脉冲门而同步切断另一脉冲门。
[图7]
DPT(LY104盒)—(见图8)转矩极性鉴别器；
[图8] 8 DPZ(LY104盒)—(见图9)零电流检测器；
[图9]
DLC(LY104盒)—(见图10)逻辑控制器；
[图10] 9 WY(LY124板)—±15V直流稳压电源，供整个控制单元工作电源。
TM—整流变压器，接线组别为D，Y11。
TB—同步变压器，接线组别为D，Y11。
逻辑无环流系统主回路由二组反并联三相全控桥构成，由于没有环流，两组可控整流桥之间可省去限制环流均衡电流器，电枢回路仅串一种平波电抗器hd。
控制系统重要由速度调节器ASR，电流调节器ACR，反号器AR，转矩极性鉴别器DPT，零电流检测DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器CT，电流变换及电流反馈BC，速度变换及速度反馈等构成，其系统原理如图2所示。
正向起动时，给定电压U*n为正电压，无环流逻辑控制器输出端Ubif为“0”态，Ubir为“1”态，即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲被封锁，主回路正组晶闸管处在整流状态，电动机正向运营。
当给定减小时，U*n＜Un，使U*i反向，正组晶闸管进入本桥逆变状态，而此时Ubif、Ubir则不变，当主电路电流减小并过零后，Ubif为“1”态，Ubir为“0”态，即进入它桥制动状态，使电机转速降至设定转速后，再切换成正向运营。当U*n=OV时，则电机停转。
反向运营时，Ubif为“1”态，Ubir为“0”态，主回路反桥晶闸管工作。
无环流逻辑控制器输出取决于电机运营状态，正向运转，正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态，Ubif为“0”态，Ubir为“1”态，保证了正桥工作，反桥封锁；反向运转，反转制动本桥逆变及正转制动它桥逆变阶段，则Ubif为“1”态，Ubir为“0”态，正桥被封锁，反桥触发工作。由于逻辑控制器作用，在逻辑无环可逆系统中保证了任何状况下两组晶闸管整流桥不会同步触发，一组触发工作时，另一组被封锁，因而系统工作过程既无直流环流也无脉动环流。
五、实验设备和仪器：
LY101、LY102、LY103、LY104、LY105-1-2、LY105-1-2、LY121-LY124，直流电动机—发电机—测速发电机组，示波器、万用表。(见书后附图)
六、实验环节：
（一）双闭环可逆调系统调试原则：
① 先单元、后系统。
② 先开环、后闭环。
③ 先内环、后外环。
④ 先单向（不可逆）、后双向（可逆）。
（二）系统开环调试。
实验原理框图如图11所示。
1. 系统相位整定：
(1)定相分析：定相目是依照各相晶闸管在各自导电范畴，触发器能给出触发脉冲，也就是拟定触发器同步电压与其相应主回路电压之间对的相位关系，因而必要依照触发器构造原理，主变压器接线组别来拟定同步变压器接线组别。
[图11]
由KJ004构成三相移相触发电路规定三相交流同步电压A,B,C应分别与主回路电源电压A2，B2，C2同相位，因而若主电路整流变压器TM接线组别为D,Y11，则规定触发器同步变压器TB接线组别也为D,Y11，如图12所示。其矢量关系图如图13所示。
以主变压器TMA2相为例，将+A作为同步电源所产生脉冲去触发+A2相晶闸管VT1，将-A作为同步电源所产生脉冲去触发- A2相晶闸管VT4，即共相脉冲在同一控制信号作用下总是相差180°。如图14所示，同步信号A经阻容移相30°后为A1，再输入到脉冲触 A1 B1 C1NA2B2C2ABCB2A1-B2C2-A2-C2A2-CA-BBC-A(VT3)VT2(VT1)(VT6)(VT5)(VT4)
图12. 整流变压器与同步变压器接线图 图13.主电压与同步电压矢量关系图
发器中，因而，在系统规定移相范畴内都处在锯齿波范畴之中，这样相应配合关系是可行，其他各号晶闸管同步电压相位关系可以从图13中推出。
主回路电压 +A2 -C2 +B2 -A2 +C2 -B2
触发器同步电压 +A -C +B -A +C -B
晶 闸 管 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 (2)实验线路连接：先将LY105-1-2、LY105-1-225芯插座分别与LY123中插座相连，并将Ubif、Ubir孔与控制直流电源公共点GND相连。从LY124中将±15V，GND与LY105连接好，直流主回路与灯盒相连。(注意：此时LY121 A2，B2，C2不得相连)
(3)相位检查：
a).合保护电路开关（自动空气开关）K1，其他开关不合，用示波器检查主电路电压即LY105-1-2同步电压ABC相序与否依次相差120°。
b).拉开K1，用导线将LY121上N与触发器LY105公共点（GND）相连，再合K1和直流调速主电源开关k2,用双线示波器观测主电路电源电压（A2，B2，C2）和同步电压与否符合图13中矢量图中相位关系。检查完毕，及时将LY121上N与LY105-1-2公共点(GND) 连接线拔掉。
图14 定相波形分析图
