实验十 直流电机调速实验
控制工程基础实验——直流电机调速系统
实验二：直流电机调速系统【实验目的】1、熟悉直流伺服电机调速系统的组成，电动机、电流环和速度环的数学模型；2、了解速度环的建模方法，掌握速度环的设计和实验调试方法，从而从理论与实际的结合上掌握自动控制系统的设计与校正方法。
【实验原理】1、直流伺服电动机系统的工作原理直流电动机具有调速范围宽，起动、制动特性好等优点，至今由直流电动机组成的调速系统仍是变速传动的主要形式，在许多领域获得了十分广泛的应用。
采用PWM 功放的直流电动机调速系统工作原理图如下：它由电流环和速度环两个环路组成，内环路为电流环，由电流控制器、PWM 功放（包括三角波发生器、脉冲调制电路、PWM 信号延迟电路及H 桥式功率电路）、直流电动机以及由霍尔电流传感器测得的电枢电流负反馈电路等组成。
电流环的主要作用是通过调节电枢电流来控制电动机的转矩，改善电动机的工作特性和安全性。
外环路为速度环，由速度控制器、电流环以及永磁直流测速发电机组成。
直流测速发电机与电动机同轴连接，工作时其输出电压与电动机的转速成正比。
直流反馈电压与给定值相比较，差值供给速度控制器。
速度控制器的输出电压与电动机电枢电流负反馈电压比较后，差值加给电流控制器。
电流控制器的输出经过PWM功放后，驱动电动机转动，直至其转速与给定值相等。
2、直流电机调速系统各部分的建模2.1直流伺服电机的建模电动机的微分方程如下：nC E dtdnJM M I C M E dtdI LRI U E fz e aM e aa a ==-=++=这样，电动机的传递函数为： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-∙++=fz m m a E a m a m M J T s T T C s U s T s T T s n )(11)(2其中，RLT C C JR T a E M m ==,分别为电动机机电时间常数与电磁时间常数，对于本实验：外径Ф=70mm ,额定功率Pn=100W ，额定转速n n =1000rpm ，额定电压30V ，额定电流4.5A ，额定转矩1Nm ，峰值转矩8Nm ，电枢电阻1.7Ω，电枢电感3.7mH ,转动惯量2922Nms ，得ms RLT ms C C JR T a E M m 18.2,6.12====。
直流电动机实验报告
直流电动机实验报告电机实验报告课程名称：______电机实验_________指导老师：___ _____成绩：__________________实验名称：_______直流并励电动机___________实验类型：________________同组学生姓名：一、实验目的和要求1.掌握用实验方法测取直流并励电机的工作特性和机械特性。
2.掌握直流并励电机的调速方法。
二、主要仪器设备D17直流并励电动机，测功机，实验工作台三、实验步骤与内容1.记录名牌数据：额定电压220V，额定电流1.1A，额定功率185W，额定转速1600r/min，额定励磁电流 <0.16A特性和机械特性<1> 电动机启动前，将R1最大，Rf调至最小，测功机常规负载旋钮调至零，直流电压调至零，各个测量表均调至最大量程处。
<2> 接通实验电路，将直流电压源调至25伏左右，在电动机转速较慢的情况下，判断其转向是否与测功机上箭头所示方向一致。
若不一致，则将电枢绕组或励磁绕组反接。
<3> 将R1调至零，调节直流电压源旋钮，使U=220V，转速稳定后将测功机转矩调零。
同时调节直流电源旋钮，测功机的加载旋钮和电动机的磁场调节电阻Rf，使U=UN=220V，I=IN=1.1A，n=nN=1600r/min，记录此时励磁电流If，即为额定励磁电流IfN。
<4> 在保持U=UN=220V，If=IfN=0.071A及R1=0不变的条件下，逐次减小电动机的负载，测取电动机输入电流I，转速n和测功机转矩M，其中必要测量额定点和空载点。
<5> 根据公式 P2=0.105*n*M2，P1=U*I η= P2/ P1*100% Ia=I-IfN, 计算出Ia、P2、η4.调速特性（1）改变电枢端电压的调速<1> 直流电动机启动后，将电枢调节电阻R1调至0，同时调节测功机、直流电源及电阻Rf，使U=UN=220V，M2=500mN.m，If=IfN=0.071A<2> 保持此时的M2和If=IfN，逐次增加R1的阻值,即降低电枢两端的电压Ua，测取Ua，n, I （2）改变励磁电流的调速<1> 直流电动机启动后，将电阻R1和Rf调至0，同时调节测功机、直流电源，使电动机U=UN=220V，M2=500mN.m。
小直流电机调速实验报告
小直流电机调速实验报告【前言】小直流电机调速是电动机控制的基础，也是电力电子技术中的一个重要实验项目，本实验通过对小直流电动机调速系统的搭建和调试，了解电力电子技术在电动机控制中的应用，提高学生对电动机控制的认识和理解。
【实验目的】1. 熟悉小直流电动机的电路结构和性能特点；2. 掌握控制小直流电机转速的方法；3. 学会使用单相可控硅控制直流电机；4. 掌握直流电动机调速原理及其控制策略；5. 了解直流电动机调速系统的工作流程和控制方法。
1. 小直流电机2. 可控硅触发电路3. 脉冲宽度调制器(PWM)模块4. 直流电源5. 数字万用表小直流电动机调速的基本原理是通过改变电动机的电压和电流来改变转速，实现精度调速。
当调整电动机电源的电压时，电动机转速会相应地变化。
可控硅是被广泛应用的电力半导体器件之一，使用可控硅控制电动机启动和停止，可以实现对电动机的精确控制。
触发电路通过贝尔定律、黎曼和华氏定理结合可控硅的工作原理将正弦波信号转换成脉冲波信号，从而使可控硅转导角度和电流变化。
PWM模块控制可控硅导通时间，间断时间和工作周期，从而实现电机转速的精确调节。
1. 搭建电路：将可控硅触发电路和小直流电动机连接到直流电源上；2. 打开电源开关，将电压调节到合适的值；3. 启动可控硅触发电路，使电机开始运转；4. 使用数字万用表，测量电机运转的转速，记录结果；5. 按照实验要求，改变PWM模块的各种参数，观察电动机转速的变化；6. 记录实验过程和结果，写出实验报告。
【实验结果与分析】通过实验，成功地搭建了小直流电动机调速系统，实现了对电机的转速精确控制。
在调节可控硅导通角度的过程中，电机转速随着导通角度的变化而发生变化，证明控制电机转速的方法是可行的。
在调节PWM模块参数的过程中，也可以看到电机转速的变化。
实验结果表明，小直流电动机调速采用可控硅和PWM模块控制，可以实现高精度、高效率的电机转速调节。
【结论】【改进方向】本实验中使用的是单相可控硅，受限于控制系统的复杂度和硬件成本，只能实现单向控制，控制效果相对较差。
直流电机转速控制实验报告
直流电机转速控制实验报告自动控制原理实验实验报告直流电机转速控制设计一、实验目的1、了解直流电机转速测量与控制的基本原理。
2、掌握LabVIEW图形化编程方法，编写直流电机转速控制系统程序。
3、熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。
二、实验设备与器件计算机、NI ELVIS II多功能虚拟仪器综合实验平台、LabVIEW软件、万用表、12V直流电机、光电管，电阻、导线。
三、实验原理直流电机转速测量与控制系统的基本原理是：通过调节直流电机的输入电压大小调节电机转速；利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲、采样脉冲信号，获取脉冲周期。
将脉冲的周期变换为脉冲频率，再将脉冲频率换算为电机转速；比较电机的测量转速与设定转速，将转速偏差信号送入PID控制器，由PID 控制器输出控制电压，通可变电源输出作为直流电机的输入电压，实现电机转速的控制。
四、实验过程（1）在实验板上搭建出电机转速光电检测电路将光电管、直流电机安装在实验板上的合适位置，使得直流电机的圆片恰好在光电管之中，用导线将光电管与相应阻值的电阻相连，并将电路与相应的接口相连，连接好的电路图如下。
（2）编写程序，实现PID控制SP为期望转速输出，是用户通过转盘输入期望的转速；PV为实际测量得到的电机转速，通过光电开关测量马达转速可以得到；MV为PID输出控制电压，将其接到“模拟DBL”模块，实现控制电源产生所需的直流电机控制电压。
通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，实现对直流电机转速的控制。
编写的程序如下图所示五、调试过程及结果PID参数调整如下时，系统出现了振荡现象，导致了系统的不稳定。
于是将参数kc调小，调整后的参数如下：系统出现了一定程度的超调，不满足实际的应用。
继续将Ti参数调大，并加入移位寄存器，对转速测量值取滑动平均，得到较为理想的系统输出。
-全文完-。
小直流电机调速实验
小直流电机调速实验小直流电机调速实验一、实验目的1、掌握直流电机的驱动原理2、了解直流电机调速的方法二、实验内容１、用0832D/A转换电路的输出经放大后驱动直流电机。
２、编制程序，改变0832输出经放大后的电压信号来控制电机转速。
三、实验接线图图6-8四、实验步骤1、0832的片选信号CS5连到译码输出FF80H。
2、连JX2→JX0。
3、0832输出AOUT连DJ插孔。
4、在“P.”状态下，按SCAL键，再输入1590后，按EXEC键。
5、观察直流电机的转速。
五、实验程序清单CODE SEGMENT ;DJ.ASM 0-->5vASSUME CS: CODEDAPORT EQU 0FF80hPA EQU 0FF20H ;字位口PB EQU 0FF21H ;字形口PC EQU 0FF22H ;键入口ORG 1590HSTART: JMP START0BUF DB ?,?,?,?,?,?data1:db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0 c6h,0a1hdb 86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH,0F1H START0: call buf1DACON0: MOV AL,00HDACON1: MOV DX,DAPORTOUT DX,ALpush axcall convMOV CX,0010HDISCON: PUSH CXcall dispPOP CXLOOP DISCONpop axINC ALCMP AL,00HJNZ DACON1MOV AL,0FFHDACON2: MOV DX,DAPORTOUT DX,ALpush axcall convMOV CX,0010HDISCON2: PUSH CXcall dispPOP CXLOOP DISCON2pop axDEC ALCMP AL,0FFHJNZ DACON2JMP DACON0CONV: MOV AH,ALAND AL,0FHMOV BX,OFFSET BUFMOV [BX+5],ALMOV AL,AHAND AL,0F0HMOV CL,04HSHR AL,CLMOV [BX+4],ALRETDISP: MOV AL,0FFH ;00HMOV DX,PAOUT DX,ALMOV CL,0DFH ;20H;显示子程序 ,5ms MOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV AL,[BX]MOV AH,00HPUSH BXMOV BX,OFFSET DATA1ADD BX,AXMOV AL,[BX]POP BXMOV DX,PBOUT DX,ALMOV AL,CLMOV DX,PAOUT DX,ALPUSH CXDIS2: MOV CX,00A0H DELAY: LOOP DELAY POP CXCMP CL,0FEH ;01H JZ LX1INC BXROR CL,1 ;SHR CL,1 JMP DIS1LX1: MOV AL,0FFH MOV DX,PBOUT DX,ALRETBUF1: MOV BUF,0DH MOV BUF+1,19H MOV BUF+2,17H MOV BUF+3,17H MOV BUF+4,00H MOV BUF+5,00H RETDELY: PUSH CXDEL2: PUSH CXDEL3: PUSH CX LOOP $ POP CXLOOP DEL3POP CXLOOP DEL2POP CXLOOP DELYRETCODE ENDSEND START。
电动机的调速实训报告
一、实训目的电动机的调速是电气工程中的重要内容，它涉及到电动机的运行效率、控制性能以及系统的稳定性等多个方面。
本次实训旨在通过实际操作，使学生了解和掌握电动机调速的基本原理、方法及其在实际应用中的重要性。
通过本次实训，学生应达到以下目标：1. 理解电动机调速的基本原理和常用方法。
2. 掌握电动机调速系统的安装、调试和运行维护。
3. 培养学生实际操作能力和解决实际问题的能力。
4. 提高学生对电气工程实际应用的兴趣。
二、实训内容1. 电动机调速基本原理（1）直流电动机调速原理：通过改变直流电动机的电压、电枢电流或磁通来实现调速。
（2）异步电动机调速原理：通过改变异步电动机的供电频率、转差率或极数来实现调速。
（3）同步电动机调速原理：通过改变同步电动机的励磁电流或负载来实现调速。
2. 电动机调速方法（1）直流电动机调速：串励调速、并励调速、复励调速。
（2）异步电动机调速：变极调速、变频调速、串级调速。
（3）同步电动机调速：变频调速、变极调速。
3. 电动机调速系统（1）直流电动机调速系统：包括直流电动机、调速器、控制器等。
（2）异步电动机调速系统：包括异步电动机、变频器、控制器等。
（3）同步电动机调速系统：包括同步电动机、变频器、控制器等。
4. 电动机调速系统的安装、调试和运行维护（1）电动机调速系统的安装：按照设计图纸进行安装，确保各部件连接牢固。
（2）电动机调速系统的调试：调整系统参数，使系统达到最佳工作状态。
（3）电动机调速系统的运行维护：定期检查系统运行情况，及时处理故障。
三、实训过程1. 准备阶段（1）收集相关资料，了解电动机调速的基本原理和方法。
（2）熟悉实训设备，包括电动机、调速器、控制器等。
（3）制定实训计划，明确实训步骤和注意事项。
2. 实训实施（1）按照实训计划，进行电动机调速系统的安装。
（2）根据设计要求，进行系统参数的调试。
（3）观察系统运行情况，记录数据。
（4）分析数据，找出问题，并进行改进。
直流调速系统基础实验指导
直流调速系统基础实验指导10.1 直流调速控制系统参数和环节特性的性能测试10.1.1 晶闸管（SCR）直流调速系统参数和环节特性的测试一、实验目的1.熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。
2.掌握晶闸管直流调速系统的参数测试及反馈环节测定方法和测试条件。
3.学会利用晶闸管直流调速系统中某些环节的现行现象，测定整流装置及测速发电机的特性。
4.了解和掌握晶闸管全控桥直流调速系统装置和各单元环节特性，在环节模型结构正确的情况下测区模型参数，从而得到完全正确的系统数学模型，为计算和校正复杂系统结构与参数做好准备，为进一步分析和调试双闭环系统提供试验参数。
二、实验内容1.测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻 R。
2.测定晶闸管直流调速系统主电路总电感 L。
3.测定直流电动机 - 发电机 - 测速发电机飞轮惯量 GD2。
4.测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数 T d。
5.测定直流发电机电动是常数C e和转矩常数 C T。
6.测定晶闸管直流调速系统几点时间常数 T m。
7.测定晶闸管触发及整流装置特性 U d =ƒ(U ct)。
8.测定测数发电机特性 U TG =ƒ(n)。
三、实验设备1.晶闸管直流调速系统装置2.直流发电机 - 直流电动机 - 测速发电机组3.三项1:1隔离变压器，三相调压器及平波电抗器4.直流电压表5.直流电流表6.双踪慢扫描示波器7.滑动变阻器8.万用表四、实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统实验装置由三相调压器、三相1:1整流变压器、晶闸管整流调速装置，平波电抗器和电动机-发电机等组成。
本实验中，整流装置的主电路为三相桥式，采用三相1:1隔离变压器为安全装置。
控制回路直接由给定电压U g为触发器的移相控制电压U ct。
改变U g的大小可改变控制角α，从而获得可调的直流电压和转换，满足实验要求。
其系统原理图如图10.1.1所示。
五、实验方法1.电枢回路总电阻R的测定电枢回路的总电阻R是环节结构模型中预知的参数，包括电动机电枢电阻Ra,平波电抗器的电流电阻R L和整流装置的内阻R n，即为能准备测出晶闸管整流装置的电源内阻，通常采用伏安比较法来测定电阻。
电机调速控制系统实训报告
一、实验目的1. 理解电机调速控制系统的基本原理和结构。
2. 掌握电机调速控制系统的设计方法和步骤。
3. 熟悉电机调速控制系统的调试与优化方法。
4. 提高实际操作能力和分析解决问题的能力。
二、实验原理电机调速控制系统是利用电力电子技术、微电子技术和计算机技术实现电机转速的精确控制。
常见的调速方式有直流调速、交流调速和变频调速等。
本实验以直流调速系统为例，通过PWM（脉宽调制）技术实现对直流电机的调速。
三、实验内容1. 实验器材- 直流电机- 电机驱动器- PWM控制器- 测速传感器- 电脑- 数据采集卡2. 实验步骤（1）搭建实验电路：将直流电机、电机驱动器、PWM控制器、测速传感器和数据采集卡连接起来，形成电机调速控制系统。
（2）编写程序：利用编程软件编写PWM控制器程序，实现对电机转速的控制。
（3）调试系统：通过调整PWM控制器的占空比，观察电机转速的变化，直至达到预期转速。
（4）采集数据：利用数据采集卡采集电机转速、电流等数据，进行分析和处理。
（5）优化系统：根据实验结果，调整PWM控制器的参数，优化电机调速控制系统。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功搭建了电机调速控制系统，并实现了对直流电机的精确调速。
2. 数据分析（1）电机转速与PWM占空比的关系：实验结果表明，电机转速与PWM占空比呈线性关系。
当占空比增大时，电机转速提高；当占空比减小时，电机转速降低。
（2）电机电流与PWM占空比的关系：实验结果表明，电机电流与PWM占空比呈非线性关系。
当占空比增大时，电机电流先增大后减小；当占空比减小时，电机电流先减小后增大。
（3）电机转速与负载的关系：实验结果表明，电机转速与负载呈非线性关系。
当负载增大时，电机转速降低；当负载减小时，电机转速提高。
五、实验总结1. 本实验成功搭建了电机调速控制系统，并实现了对直流电机的精确调速。
2. 通过实验，掌握了电机调速控制系统的基本原理和设计方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
新能源综合实验
实验十 直流电机调速实验
一、实验目的：
了解直流电机调速的原理与方法。
二、实验原理：
（一）直流电机调速的方法有：
1.调节电枢供电电压U
改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒
转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到
的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
2.改变电动机主磁通
改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额
定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，
响应速度较慢，但所需电源容量小。
3.电枢回路串电阻调速
电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调
速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大
量电能。
（二）ETD 790 791系列装置是三相全数字式直流调速器，其工作电压最高可达500 Vac，
工作电流可达4000A，频率范围为45－62赫兹，可用来控制电机的转速和转矩。
通过采用不同的外形尺寸，装置的电流最大可达到9000A。
调速器可分为两种类型：不可逆（791）和可逆（790）。
不可逆调速器仅用来控制一个方向的转速和转矩，而可逆调速器则可用来控制两个方向
的速度和转矩。
当使用可逆调速器时，通过使用全控的反并联的可控硅模块，使电机电枢实现了真正四
象限控制。在制动期间，电机的能量可迅速反馈回电网。
调速器内部标配一个可调的励磁模块，用来调整电机励磁电流或者弱磁控制。
通过ETD 10.07.0 调控板上的一个32位的微处理器实现对调速器进行控制。调控板同
时可用于不可逆和可逆调速器。
微处理器的功能包括：主调节功能、与外部设备的接口功能、诊断功能。这些功能可概
新能源综合实验
括为：
各种输入/输出信号，可进行自由组态；
PID（三项控制器）速度环调节器；
电流预控控制器，自动计算电机电阻，电感；
辅助PID功能块，可自由配置；
2层保护（报警与警告）；
控制面板可以自由配置参数，监视变量；
通过RS232、RS422和RS485串行口实现的外部通信功能；
内嵌CAN现场总线，且可通过不同的模块选择不同的现场总线。
三、实验仪器：
大型风力发电缩比模型实验台，ETD790直流调速器。
四、实验方法及步骤：
1、选择进入转速-功率曲线实验界面，设定起始风速。
2、启动直流电动机。
3、改变风速输入值，观察记录直流电机转速、电枢电压、电枢电流、励磁电流等电参数。
4、也可在并网状态下进行，作对比分析实验（但小于5M/S时并网会自动脱网）。
五、实验数据记录：
输入风速（m/s） 3 4 5 6 7 8 9 10 11
空
载
状
态
电机转速（r/min）
电枢电压（V）
电枢电流（I）
励磁电流（I）
并
网
状
态
电机转速（r/min）
电枢电压（V）
电枢电流（I）
励磁电流（I）
六、思考题：
1、说明本实验中的直流电机调速方法，空载与并网状态下有什么差别？
2、根据附件大型风力发电缩比模型试验台电气原理图，对照实物，读懂图纸。
新能源综合实验
附件：大型风力发电缩比模型试验台电气原理图