《现代交流调速》实验指导书
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《现代交流调速》
实验指导书
物理与电子信息工程学院自动化系
异步电动机变频调速系统
一、实验目的
1、进一步熟悉变频调速系统的逆变原理和换流过程。
2、熟悉SPWM变频器结构中直流回路、逆变桥功率器件和微机控制电路之间的连接。
3、了解SPWM变频器运行参数和特性。
二、实验系统组成及工作原理
SPWM变频调速系统由不控整流桥、电容滤波、直流环节电流采样(串接采样电阻)、
大功率管驱动电路、单片微机数字控制器、控制键盘和运行显示几部分组成,开环系统U／f=常数协调控制系统。
由于异步机固有的硬特性，因此可用于精度要求不高频率变花范围较大的场合。
其原理图如下：
三、实验设备
异步电动机—直流发电机组；数字频率汁；双踪示波器或记忆示波器；负载电阻箱；
四、实验要求
1．测出变频调速系统采用“电压控制法” U／f=常数数情况下的变频调速机械特性。
2．自行设计测量逆变器换流时各变量波形的方法。
如电压源型逆变器的以下变化波形：直流侧电流和电压波形；电机定子电流波形；电机相电压和线电压波形等。
3．测定基本环节(UF环节、环形脉冲分配器，函数发生器等)的输入输出
特性。
4．观察变频调速系统各变量动态波形。
5．测定变频系统的静特性。
五、实验方法
1．控制系统主要环节性能测试(机组未开动之前)。
(1)主控制屏开关按实验内容需要设置。
(2)将控制电源插入220V专用电源插座，合控制电源开关，电源指示灯亮。
此时控制键盘处数码管显示“P”，表示微机系统处于等待接受指令状态。
(3)开机及复位后变频器缺省设置：混合调制方式，运行频率501-Iz，加速时间3s，V／
F曲线2。
(4)“运行”、“停止”键用来启动、关闭变频器。
(5)SPWM变频器参数设置：SPWM变频器运行参数设定可通过键盘/显示部分实现。
发光管用来指示运行方式及数码管显示内容。
按“设置”键即进人设置状态，此时数码管闪烁显示。
可按“加速时间”、“V／F曲线”、“同步调制”、“异步调制”、“混胁调制”、“调制比”、“载波频率”、“运行频率”等键选择各种参数和方式，按“上升”或。
“下降”键可进行参数的增加或减少，最后按“确认”键予以输入，同时退出设置状态，数码管恢复正常显示，设置结束后须再按“运行”键才能使变频器以设置好的参数运行。
运行频率在退出设置状态后也可设置，只要直接按“上升”、“下降”键即可。
设置时应
注意各个参数之间的依赖性，譬如在“混合调制”方式下，不允许设置“调制比”或者“载
波频率”(设置时系统不响应键盘)；在“同步调制”方式下，不允许设置“载波频率”；在
“异步调制”方式下，不允许设置“调制比”。
V／F曲线和加速时间这两个参数不受影响。
退出设置状态后，按“加速时间”、“V／F曲线”、“调制比”等键可检查相应参数值。
注意，如果功率器件采用智能功率模块IPM、控制系统采用DSP生成的PWM 信号进
行控制，则连接上位机后，参数设定和修改都可以在上位机界面上进行操作。
2．同步调制实验‘
(1)设定调制比N=3和N=21，观察、记录、比较运行频率分别为f1=25Hz、f1=50Hz 时的所形成的SPWM波形。
(2)观察这种设定条件下在电动机空载及额定负载时的直流母线电流波形、电动机线电压、线电流波形及运行性能。
3．异步调制实验
(1)设定载波频率f1=500Hz和f1=2kHz，观察、记录、比较运行频率分别为f1=25Hz、h=50Hz时合成的SPWM波形。
(2)观察并记录这种设定条件下在电动机空载及额定负载时的线电压、线电流波形及运
行情况。
(3)设置运行频率f1=5Hz，选择第2条V／F曲线，观察、记录在不同载波频
率fc=500Hz一4kHz时电动机线电压、线电流波形及运行情况，特别注意噪声及运行平稳情况。
(4)设置运行频率f1=5Hz，载波频率fc=4kHz，观察选择不同V／F曲线时电动机线电压、线电流波形及运行情况，注意其输出转矩的变化。
4．混合调制实验
(1)设置加速时间为10s，观察加速过程中SPWM波和电动机线电压、线电流波形。
(2)观察不同加速时间参数设置下，电动机的起动和加速情况。
六、实验注意事项
1．观察、记录各处波形时，要注意观察点的参考地(地线)选择，注意微机系统的数字地和变频器主电路的功率地之间的区别。
2．如运行中显示“OC'’字样，表示变频器过电流保护动作。
一般按“复位”键后，再
按“运行”键，可让系统继续运行。
如果运行时又立即出现过申流故障，则应关机检查原因。
3．出现严重故障时，应先按“复位”键，恢复缺省状态，再断开功率电源，以确保故障不扩大。
4．注意控制电源和功率电源的开关顺序：开机时，应先合上控制电源，后合功率电源，停机时，应先断开功率电源，后断控制电源。
