双闭环逻辑无环流可逆直流调速

双闭环逻辑无环流可逆直流调速

一、电气传动自动控制设计要求：

（1）双闭环逻辑无环流可逆直流调速电路的连线、调试

（2）双闭环逻辑无环流可逆直流调速电路的故障排除。

二、双闭环逻辑无环流可逆直流调速电路的基本原理：

1．双闭环直流调速系统电路原理分析

图1双闭环直流调速系统电路原理图

起动过程分析：

双闭环直流调速系统突加给定电压Ugn由静止状态起动时，转速和电流的动态过程示意图如图1所示。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动态过程就分成图中标明的I、II、III三个阶段。

图2 转速和电流的动态过程示意图

（1）第I 阶段（1~0t ）是电流上升阶段。突加给定电压Ugn 后，c U 、0d U 、d I 都上升，在d I 没有达到负载电流dL I 以前，电机还不能转动。当dL d I I ≥后，电机开始起动，由于电机惯性的作用，转速不会很快增长，因而转速调节器ASR 的输入偏差电压n gn n U U U -=?的数值仍较大，其输出电压保持限幅值im U ，强迫电流d I 迅速上升。直到dm d I I ≈，im i U U ≈，电流调节器很快就压制了d I 的增长，标志着这一阶段的结束。在这一阶段中，ASR 很快进入并保持饱和状态，而ACR 不饱和。

（2）第II 阶段（21~t t ）是恒流升速阶段，ASR 饱和，转速环相当于开环，在恒值电流给定im U 下的电流调节系统，基本上保持电流d I 恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长。与此同时，电机的反电动势E 也按线性增长，对电流调节系统来说，E 是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动，0d U 和c U 也必须基本上按线性增长，才能保持d I 恒定。当ACR 采用PI 调节器时，要使其输出量按线性增长，其输入偏差电压i im i U U U -=?必须维持一定的恒值，也就是说，d I 应略低于dm I 。

（3）第Ⅲ阶段（2t 以后）是转速调节阶段。当转速上升到给定值0n n =时，转速调节器ASR 的输入偏差减小到零，输出维持在限幅值im U ，电机仍在加速，使转速超调。转速

超调后，ASR 输入偏差电压变负，开始退出饱和状态，i U 和d I 很快下降。但是，只要d I 仍大于负载电流dL I ，转速就继续上升。直到d I =dL I 时，转矩L e T T =，则dn/dt =0，转速n 才到达峰值（3t t =时）。此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应，在43~t t 时间内，d I dL I <，直到稳定。如果调节器参数整定得不够好，也会有一段振荡过程。在这最后的转速调节阶段内，ASR 和ACR 都不饱和，ASR 起主导的转速调节作用，而ACR 则力图使d I 尽快地跟随其给定值i U 。

总上所述，启动时转速调节器饱和，作用很小，只有电流调节器起作用，系统在允许的最大电流下快速启动。启动完毕速度调节器退出饱和，起转速调节作用。转速调节器作用是它是调速系统的主导调节器，它使转速n 很快地跟随给定电压Ugn 变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI 调节器，则可实现无静差。对负载变化起抗扰作用。其输出限幅值决定电机允许的最大电流。电流调节器是作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压U i （即外环调节器的输出量）的变化；对电网电压的波动起及时抗扰的作用；在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程；当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。

2．双闭环系统的特点是：

① 系统的调速性能好。

② 能获得较为理想的“挖土机特性”。

③ 过渡过程短暂、启动快、稳定性好。

④抗干扰能力强。

三、双闭环逻辑无环流可逆直流调速电路的连线：

双闭环控制盒连接图

双闭环系统原理图

四、双闭环逻辑无环流可逆直流调速电路的电路设计与调试

双闭环系统的调试要点

（1）相序的校验对机床总电源进线用相序器或示波器检验相序。

（2）一般检查首先对电路中有关交流及直流电源电压进行测量，如有异常，应检查电源电路，以排除故障。如是调节问题，对有关调整元件进行微调，以达到规定的电压数值。

（3）运算放大器的检查应无零点飘移或振荡。

（4）触发电路的测试通常先卸去传动皮带，拆下电机接线，整流输出端接灯泡负载。断开电流调节器的输出与触发装置的输入之间的连线。根据控制电压的数值，模拟控制电压，调节触发电路，观察有关波形，看整流输出是否符合要求。如果调试的结果良好，则恢复U K的接线。

（5）电流环的调试根据电动机额定电流的I e值，选择电动机允许的最大电流为I dm=2I e，用外接电源模拟电流反馈电压U i的数值。外接电源应和速度调节器的限幅值极性相同。然后将速度调节器的输出断开，直接用极性和幅值与U sm=U i相同的外接电源送至电流调节器的输入端，以代替等值速度环输出限幅电压。

送电后，调节电流反馈信号的电位器，使主回路电压接近于零。至此电流环的调试完。

(6) 速度环的调试在电流环调试完毕，将所有电路的接线还原。让电动机处于空载状态，将速度给定电位器调在较低的速度上（可为500 r/min）。电路送电，用转速表测得的转速应为所调数值。如果偏高或偏低，则应调节速度反馈电位器，使其达到给定数值。

五、双闭环逻辑无环流可逆直流调速电路的故障排除

1、故障现象：Km1不闭合

原因：⑴U相电压为零，此时，Km2也不闭合

⑵Km2主触头没有闭合，及其接线开路

⑶U相保险及其处电路断开

⑷Qs2无法闭合及外部接线断路

⑸KI2—I断路

⑹KM2常开闭合不上

⑺KM1线圈或外接线断路

测量方法：用万用表电压档测量U到N是否为220v，正常，闭合Qs1测量KM2闭合情况，36到N是否为220v，闭合Qs2，测量105，107，106是否正常。

2、主电路故障排除

晶闸管不能导通，没有输出电压Ud=0v

原因：电流Id没有达到Ih，可控硅不能导通。

3、调节板故障排除

现象：开环正常，闭环没有Uk输出，Ud=0

原因：LM324没有电压，无法正常工作

六、结论与心得及实验过程中出现的故障现象及其解决办法

经过这次课程设计，使学员认识了双闭环逻辑无环流可逆直流调速电路各器件以及其使用方法，熟悉了各器件的连接方法。在电路连接过程中也出现了电路不能工作的现象。在指导老师和学员的共同努力下，及时的改正了出现的错误，完成了这次课题的设计及试验。总体来说本次课程设计还是成功的，完成了起初的设计要求及预想目标。