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现代工业控制技术（调速）
目录
一、课程设计的目的.......................................................................................................................2
二、课程设计的要求.......................................................................................................................2
三、课程设计的任务（十机架连轧分部传动直流调速系统的设计）.......................................3
（一）、连轧机原理...............................................................................................................3
（二）、基本参数...................................................................................................................3
(1)、电动机参数..............................................................................................................3
（三）、设计指标...................................................................................................................4
（四）设计要求.......................................................................................................................4
四、晶闸管整流主电路的设计与选择...........................................................................................4
（一）、整流变压器的计算与选择.......................................................................................4
（1）、整流变压器的电压.............................................................................................5（2）、整流变压器的电流.............................................................................................5（3）、整流变压器的容量.............................................................................................5
（二）、整流元件的计算与选择...........................................................................................5
（1）、整流元件的额定电压Ukn.................................................................................6（2）、整流元件的额定电流IT....................................................................................6
（三）、电抗器的计算与选择...............................................................................................6
（1）、实际应串入的平波电抗器LK（mH）.............................................................6
（四）、保护元件的计算与选择...........................................................................................6
（1）、交流侧阻容过压保护.........................................................................................6（2）、交流侧压敏电阻过压保护.................................................................................7（3）、晶闸管元件过压保护.........................................................................................8（4）、晶闸管装置的过流保护.....................................................................................8
（五）、晶闸管直流调速系统主电路原理图...............................................................8
五、晶闸管双闭环直流调速系统的设计与选择...........................................................................9
（一）、晶闸管双闭环直流调速系统的原理.....................................................................10
（二）、给定积分器单元(GJ)电路电路设计及分析..........................................................11
交直流调速系统课程设计
（三）、速度调节器单元(ASR)及电路设计及分析.........................................................12
（四）、电流调节器单元(ACR)及电路设计及分析........................................................13
（五）、速度变换器（SB）及电路设计及分析................................................................13
（六）、触发输入及保护单元及电路设计及分析.............................................................14
（七）、直流调速系统整体分析.........................................................................................17
六、晶闸管转速电流双闭环直流调速系统调试.....................................................................18
（一）、线路原理.........................................................................................................18
（二）、调试内容及步骤.............................................................................................19
（三）、系统调试注意事项.........................................................................................21
七、体会与建议.............................................................................................错误！未定义书签。
一、课程设计的目的课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过渡到实践的 桥梁作用。因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以期达到下述教学目的。
① 通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程方面的基本只是、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。
② 通过课程设计，让学生养成严谨科学、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，达到提高学生基本素质之目的。
③ 通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的。
④ 通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好的基础。
二、课程设计的要求
① 根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。
② 要求掌握交直流调速系统的设计内容、方法和步骤。③ 要求会查阅有关参考资料和手册等。④ 要求学会选择有关元件和参数。
⑤ 要求学会绘制有关电气系统图和编制元件细节。⑥ 要求学会编写设计说明书。
交直流调速系统课程设计
三、课程设计的任务（十机架连轧分部传动直流调速系统的设计）
（一）、连轧机原理
在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，而连轧则是一种可以提高劳动生产率和轧制质量的先进方法。其主要特点是被轧金属同时处于若干机架之中，并沿着同一方向进行轧制最终形成一定的断面形状。其轧制原理和过程如图3-1所示。
连续轧制的基本条件是物质流量的不变性，即S1v1=S2v2„=Snvn=常数，这里S1„Sn和v1„vn分别为被轧金属的横断面积和线速度。而连轧机的电气传动则应在保证物质流量恒定的前提下承受咬钢和轧制时的冲击性负载，实现机架的各部分控制和协调控制。每个机架的上下轧锟公用一台电动机实行集中拖动，不同机架采用不同电动机实行部分传动，各机架轧锟之间的速度则按物质流量恒定原理用速度链实现协调控制
物质流量不变的要求应在稳态和过渡过程中都得到满足，因此，必须对过渡过程实践和超调量都提出相应的限制。
连轧机的完整控制包括许多方面，本课题只考虑轧锟拖动的基本控制即调速问题，并以十机架轧机为例，至于张力卷取问题等将不涉及。
（二）、基本参数
考虑到课程设计的实践有限，本课题直接给出各部分电动机的额定参数作为设计条件，不再提及诸如轧制力、轧制转矩、轧锟直径等概念和参数，以便简化设计计算。(1)、电动机参数
以十机架为准，每个机架对应一台电动机，由此形成10个部分，各部分电动机参数集中列表3-1中，其中Pn(kW)为额定功率、Un(V)为额定电压、In（A）
交直流调速系统课程设计
为额定电流、nn[(r/min)]为额定转速、Ra(Ω)为电动机内阻、GD²a(N²m²)为电动机飞轮力矩、P为极对数。Ifn(A)为额定励磁电流。
表3-1 各部分电动机额定参数
机架序号 电动机型号 Pn/Kw Un/V
In/A
na/(r/min)Ra/Ω
Ifn/A
Gda²/N²m
²
P/对2 3 4 5 6 7 8 9 10 Z2-92 Z2-91 Z2-82 Z2-81 Z2-72 Z2-71 Z2-62 Z2-61 Z2-52 Z2-51 67 48 35 26 19 14 11 8.5 6 4.2 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 291 209 152 113 82.55 61 47.8 37 26.1 18.25 1450 1450 1450 1450 1450 1450 1450 1450 1450 1450 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 4.98 3.77 2.67 2.765 3.05 2.17 0.956 1.14 1.11 1.045 68.6 58.02 31.36 27.44 11.76 9.8 6.39 5.49 3.92 3.43 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
（三）、设计指标
① 稳态指标：无静差。
② 动态指标：电流超调量﹠i≤5%；启动到额定转速时的转速超调量﹠n≤5%（按退饱和式计算）
（四）设计要求
① 要求以转速、电流双闭环形式作为系统的控制方案。② 要求主电路采用三相全桥整流形式。
③ 要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。④ 要求触发脉冲有故障封锁能力。
⑤ 要求对1号机架拖动系统设置给定积分器，其他机架拖动系统设置给定速度链，以实现速度协调控制。
四、晶闸管整流主电路的设计与选择
（一）、整流变压器的计算与选择
在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流电压与电网电压往往不一致；因此，为了尽量减小电网与晶闸管装置的相互干涉，要求它们相互隔离，故通常均要配
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用整流变压器。（1）、整流变压器的电压
整流变压器的一次侧直接与电网相连，当一次侧绕组Y接时，一次侧相电压U1等于电网相电压；当一次侧绕组△接时，一次侧相电压U1等于电网线电压。
整流变压器的二次侧相电压U2与整流电路形式、电动机额定电压Un、晶闸管装置压降、最小控制角αmin及电网电压波动系数∈有关，可按下式近似计算。
U2=KzUn/∈AB 式中，Kz为安全系数，一般取为1.05～1.10左右。
（2）、整流变压器的电流
整流变压器的二次侧相电流I2和一次侧的相电流I1与整流电路的形式、负载性质和电动机额定电流In有关，可别计算如下
I2=K2In I1=K1U2In/U1（3）、整流变压器的容量
整流变压器的二次侧容量S2、一次侧容量S1和平均计算容量S可分别计算如下
S2=m2U2I2 S1=m1U1I1 S=(S1+S2)/2 式中，m1、m2分别为一次侧与二次侧绕组的相数。以上各式中未定系数均列于表4-1中。
表4-1 整流变压器的计算系数（电感负载）
计算系数 单相全孔桥
三相可靠半波
三相全控桥
三相半控桥
A=Udo/U2 B=Ud/Udo K2=I2/In K1=I1/In 0.9 cosα1 1
min
1.17 cosα
min
2.34 cosα
min
2.34(1+cosα
min)/2
0.577 0.472
0.816 0.816
0.816 0.816
（二）、整流元件的计算与选择
正确选择晶闸管和整流管，能够使晶闸管装置在保护可靠运行的前提下降低
交直流调速系统课程设计
成本。选择整流元件主要是合理选择它的额定电压Ukn和额定电流（通过平均电流）IT,它们与整流电路形式、负载性质、整流电压及整流电流平均值、控制角α的大小等因素有关。一般按α=0计算，且同一装置中的晶闸管和整流管的额定参数算法相同。
（1）、整流元件的额定电压Ukn 整流元件的额定电压Ukn与元件实际承受的最大峰值电压Um有关，即
Ukn=（2～3）Um
（2）、整流元件的额定电流IT 整流元件的额定电流IT与最大负载电流Im有关，即
IT=(1.5～2.0)KfbIm
式中，Kfb为计算系数，参见表4-2；1.5～2.0为安全系数
表4-2 整流变压器的计算系数（电感负载）计算系数 负载形式 单相桥式 三相半波 三相半控桥 Kfb 电阻负载 0.5 0.374 0.368 Kfb 电感负载 0.45 0.367 0.367
（三）、电抗器的计算与选择
为了提高晶闸管装置对负载供电的性能及运行的安全可靠性，通过需要在直流侧串联常有空气隙的贴心电抗器，其主要参数为额定电流In和电感量IK.（1）、实际应串入的平波电抗器LK（mH）
LK=max(Lm,L1)-La-2LB 式中max取其中的最大值。
（四）、保护元件的计算与选择
（1）、交流侧阻容过压保护
① 交流侧过压保护电容（单位为uF）的计算公式
C≥2i0%S//U2²
式中 S————整流变压器的平均计算容量，V²A；
i0%—————变压器励磁电流百分数，对于10～560kV²A的三相变压
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器，一般去i0%=4～10.电容C（单位为uF）的交流耐压应大于或等于1.5Uc,Uc是阻容两端正常工作的交流电压有效值。
② 交流侧过压保护电阻的计算公式
R≥(6.9 U2²/S)√￣(uk%/ i0%)式中，uk%为变压器的短路比，对于10～1000kV²A的变压器，对应uk%=5～10。
电阻功率P可在下式范围内选取
（2～3）（2πf）²K1(CR)CU2²＜PR＜（1～2）[（2πf）²K1(CR)+K2]CU2² 式中 R、C——为上述范围内阻容计算值；
f、U——电源频率（Hz）和变压器二次侧相电压（V）； 2～3和1～2——安全系数；
K1——计算系数，对于单相K1=1；对于三相K1=3；
K2——计算系数，对于单相K2=200；对于三相半波：阻容△接法K2=450；阻容Y接法K2=150；对于三相桥式：阻容△接法K2=900；阻容Y接法K2=300。
当CR＜0.2ms时，所选PR值接近于上式只右方； 当CR＞5ms时，所选PR值应接近于上式之左方。
③ 不同接法下阻容的实际取值：见表4-3.表中C和R为前述计算值。
表4-3 变压器和阻容不同接法时电阻和电容的取值
三相二次侧Y三相二次侧△变压器接法 单相
接 接
阻容装置接法 与变压器二次侧并联 Y接 △接 Y接 △接
电容 C C C/3 3C C 电阻 R R 3R R/3 R（2）、交流侧压敏电阻过压保护
① 电路用一只压敏电阻；三相电路用三只压敏电阻，可接成Y形或△形。压敏电阻的额定电阻U1mA
U1mA≥€Um/0.8～0.9 式中 Um————压敏电阻承受的额定电压峰值，V；
€ ————电网电压升高系数，取1.05～1.10； 0.8～.9————系数
② 压敏电阻的通流容量Iy
Iy≥（20～0）I2
③敏电阻的残压（即限压值）Uy
Uy≥KyU1Ma 式中，为残压比，当Iy≤100A时，Ky=1.8～；当Iy≥3kA时，Ky≤3。压敏电阻的残压必须小于整流元件的耐压值。
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（3）、晶闸管元件过压保护
① 限制关断过电压的阻容RC的经验公式
C=(2～4)IT³10
R=10～30 PR=0.45Um/R 式中，C的单位为uF；R的单位为Ω；PR的单位为W。
电容C的交流耐压大于或等于1.5倍的元件承受的最大电压Um。（4）、晶闸管装置的过流保护
① 直流侧快速熔断器
熔体额定电流 IkRz≤1.5In ② 交流侧快速熔断器
熔体额定电流 IkRj≤1.5I2 ③ 晶闸管元件串联快速熔断器
熔体额定电流 Ik≤IkR≤1.57IT 式中IK为晶闸管元件的实际工作电流，单位为A ④ 总电源快速熔断器
熔体额定电流 IkRD≤1.5I1
所有快速熔断器的额定电流均大于熔体额定电流；快速熔断器的额定电压均应大于线路正常工作电压的有效值。
（五）、晶闸管直流调速系统主电路原理图
2-3
交直流调速系统课程设计
图 4-1
晶闸管直流调速系统主电路原理图
五、晶闸管双闭环直流调速系统的设计与选择 9
交直流调速系统课程设计
（一）、晶闸管双闭环直流调速系统的原理
图5-1晶闸管双闭环直流调速系统原理框图
晶闸管直流调速装置的主电路采用三相桥式全控整流电路。三相整流变压器(TR)、三相同步变压器(TR)、控制系统主要由给定积分器(GJ)、速度调节器(ASR)、电流调节器(ACR)、触发输入及保护单元(CSR)、触发器(CF)、速度变换器(SB)、电流变换器(LB)等组成。速度调速器的输出作为电流调节器的电流给定电压，电流调节器的输出作为触发装置的移相控制电压，速度调节器和电流调节器采用PI调节器。
主电路采用三相桥式全控整流电路，如图3－8所示。交流进线电源通过三相整流变压器或者交流进线电抗器接至380 V交流电源。
(1)为了消除高次谐波的影响，整流变压器采用△／Y接法。
(2)主电路设有过电压保护和过电流保护。交直流侧过电压保护采用阻容过电压吸收器和氧化锌压敏电阻。晶闸管元件换相过电压保护采用阻容过电压吸收器。过电流保护有快速熔断
器、电子过电流保护以及过电流继电器。电动机励磁回路设有过电压保护(压敏电阻)和失磁保护(欠电流继电器)。
(3)为了使电动机电枢电流连续并减小电流脉动以改善电动机的发热和换向，在直流侧接有滤波电抗器L。
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（二）、给定积分器单元(GJ)电路电路设计及分析
给定积分器的作用是把阶跃或快速给定的输入电压变换成具有一定斜率以时间为函数的线性电压输出，它的输出代表电动机的给定速度，该输出量作为速度调节器(ASR)的给定信号。给定积分器电路如图3—9所示。由图可知给定积分器主要由三个集成放大器A1，A2，A3组成的电平检测器(比较器)、积分器和倒相器
图5-2 给定积分器电路图
组成。A1组成的电平检测器(比较器)接受输入给定信号量并与A3倒相器输出电压反馈信号进行比较。A2组成的积分器，其积分时间常数取决于电阻R 13和R 14并联值与电容C1的乘积，积分器将输入电压信号变换为以时间为函数的线性电压。A3为倒相器，将A2的输出信号反相。A3的输出信号还通过电阻R8负反馈至A1输入端，当R8=R3=30 kΩ时，使A2和A3的输出稳态绝对值与Al输人给定电压相等。输入电压与A2输出电压(即○12端输出电压)同相，而与A3输出电压(○16端输出电压)反相。
积分器输出电压斜率
duU1
dtRC1式中U1－A1电平检测器输出电压限幅值；
－电位器RP5与电阻R10串联后输出的分压系数；
R－R13与R14并联后的阻值。
可见，调整，U1，R13，R14，C1便可调整输出电压斜率。A1比较器的交直流调速系统课程设计
正向负向输出电压限幅采用三极管反馈限幅方式。调整电位器RP3，RP4可分别调整A1比较器输出电压的正向和负向输出电压的限幅值U1。调整电阻R13，R14，C1可粗调积分时间常数。调整电位器RP5阻值可调移相触发角。
（三）、速度调节器单元(ASR)及电路设计及分析
图5-3速度调节器单元(ASR)电路图
速度调节器单元的电路如图3—10所示。速度调节器单元包括由Al组成的电平检测器(比较器)和集成放大器A2组成的速度调节器两个部分。电平检测器(比较器)是由集成运算放大器A1加正反馈(R 14)而形成。它具有继电回环特性，有一定的回环宽度，用以鉴别有无速度给定。当速度给定信号小于10．21V时，由于A1从电位器RP2获得正向偏压，所以A1输出正向最大电压，该输出电压通过二极管VDl加到A2速度调节器，使A2速度调节器迅速输出负向限幅电压，使电流调节器输出一个推β信号，使晶闸管变流器触发脉冲处于βmin，使系统处于可靠的停机状态。当○14(○16)端速度给定信号大于
∣0.2∣V时，A1电平检测器(比较器)迅速翻转，输出为负，由于二极管VDl的阻挡作用，便不再有正向偏压加至此速度调节器，解除封锁使A2速度调节器迅速退出负向饱和，并开始按速度偏差信号进行PI调节。速度调节器输出正向电压限幅采用三极管反馈限幅方式，调节电位器RP3用来改变正向电压限幅值。调节器输出负向电压限幅采用二极管反馈限幅方式，负向电压限幅值固定为－2 V。
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（四）、电流调节器单元(ACR)及电路设计及分析
电流调节器单元电路如图3—11所示。电流调节器单元包括VDl～VD6所组成的电流检测变换电路和集成放大器A组成的电流调节器两个部分。
图5-4 电流调节器单元(ACR)电路图
二极管VDl～VD6三相整流桥接受来自二次侧额定电流为0．1 A的电流互感器的信号，并变换成直流电压，作为电流负反馈电压输出，电流负反馈电压的大小可调节电位器RPl。电流调节器由⑤端接入速度调节器的输出信号，其输出端接触发输入单元。电流调节器输出正向、负向电压限幅采用二极管反馈限幅方式。
（五）、速度变换器（SB）及电路设计及分析
速度变换器将直流测速发电机电压经分压后向速度调节器提供转速反馈信号，同时还提供转速指示仪表所需的信号、超速保护信号。速度变换器电路如图3—12所示。直流测速发电机的电压从③和○11端输入。输入信号经电阻R1～R4降压后，从○12端(输出I)和④端(输出Ⅱ)分别可输出相反极性的转速反馈电压，交直流调速系统课程设计
该转速反馈电压的大小可分别调节电位器RPl，RP2，具体可根据控制系统要求的转速反馈电压极性进行选择。另外，经二极管VDl～VD4整流后，从⑥端(输出U)输出恒正电压，从⑤端(输出Ⅵ)输出恒负电压。
超速保护电路是由集成放大器A组成的电平检测器和小晶闸管VT组成带有记忆功能的电平检测器电路。转速反馈电压经二极管VD11，VDl2整流变成正绝对值转速反馈电压，送电平检测器输入端，与偏置电压进行比较。正常时转速反馈电压小于电位器RP4
图5-5 速度变换器（SB）电路图
上的取出偏置值，比较器输出负向电压，小晶闸管VT关断，输出Ⅲ为“1”高电平。当转速反馈电压大于电位器RP上的取出偏置值，则比较器输出正向电压，小晶闸管VT导通，输出Ⅲ为低电平，并自保发出超速信号送电源及事故综合单元。由于晶闸管VT一旦导通，即使触发信号消失，它仍能保持导通状态，起到事故记忆作用，因此在事故处理之后，需按复位按钮进行复位。
（六）、触发输入及保护单元及电路设计及分析
触发输入及保护单元电路如图3—13所示。
本单元包括过电流保护和触发输入两个部分。
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1)过电流保护电路。过电流保护电路由晶体管V1和小晶闸管VT及有关电
20端输入，它与从电位器RPl取出的阻、电容组成。过电流信号电压(负值)Ufi从○偏置电压Ul
进行比较。系统正常工作状态时, 过电流反馈电压Ufi状态，V1饱和导通，小晶闸管，VT处于阻断状态，通过电阻R10，为V2提供饱和基极电流使其饱和导通；当系统过电流事故状态时，过电流反馈电压UfiR1R2U1，VDl处于导通状态，原R5R1R2U1，VDl处于阻断R5来通过R6注入Vl基极的电流转移到VDl使Vl截止，正电源通过R7。VS1为晶闸管VT提供触发电流，晶闸管VT导通，由于R10，R11的分压作用使V2截止，正电源过R12、R13、VD5给触发输入电路输入一个推β信号，将触发脉冲推至最小逆变角βmin并保持，使晶闸管装置处于最大逆变电压下工作，迫使主电路电流下降以免事故扩大。由于晶闸管VT一旦导通，即使触发信号消失，它仍能保持导通状态并起到事故记忆作用，因此在事故处理后需按复位按钮进行复位。使晶闸管VT关断，解除记忆。调整RP1可调整过电流动作整定值。
2)触发输入电路。触发输入电路用于电流调节器和触发脉冲电路之间作电
图3－14 触发输入电路输入与输出关系
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位配合用，它将来自电流调节器输出的正负信号电压变换为正输出信号电压。以适应触发电路的移
相信号电压的要求。3号端的输入电压接电流调节器输出电压UK，13号端输出电压接触发电路移相控制电压UC端。本电路稳态时输入与输出关系如图3—14所示。
从电流调节器来的输出电压UK由3号端输入，它与电位器RP2上取得的电压U2进行叠加，在V3的基极A点得到的电位为：
UAR16UKR15U2R15R16
若R15=R16，则UA=(U2+UK)/2 ,当UN‹UA‹ＵＭ时，V3，V4，V5工作在线性放大区，若忽略三极管射基极和二极管正向压降，可得：
U13U5bU3b(U2UK)/2
由上式可知。当③端输入电压UK=0，调节电位器RP2上的偏移电压U2．可改变触发输入单元输出电压U13，即可改变系统的触发脉冲的初始相位角，使其处于90°值或所需值，具体可根据系统的控制要求而定。
本电路设有U13min(min)和U13max(min)限制。
当③端输入控制电压UK负向增大时，V3饱和导通，VD 8截止，正电压通过R18为V4的基极提供饱和基极电流，V4饱和导通，Uce≈0，U4c=UN==UA，所以U13=UA= UN。因此即使输入电压UK负向电压继续增加，U13端输出电压不变，U13min=U4c，输出电压U13min对应于触发电路控制角min。调电位器RP3，可调U13min的值。
当③端输入电压UK正向电压增加时，UA，U4c亦随之上升，当UA，U4c>UM时，VD9导通，U13max，即使U3(正向电压)继续增大，使UA随之上升。而U13却保持UM不变，即U13=UM。输出电压U13max对应于触发电路控制min。调整电位器RP4，可改变U13的值,即min的角度。
3）触发脉冲单元。触发脉冲单元采用串联控制的锯齿波同步触发电路。该触发电路由同步、锯齿波形成与移相、脉冲形成与整形、双脉冲形成和放大等环节组成。参见电力电子技术教材相关章节。
4）电源及故障综合单元(G2)电源及故障综合单元用以供给触发装置+24 v电源及综合±15 V低电压、过流超速等的故障信号。电源及故障综合单元电路如图3—15所示。
三相交流22 V电源经VD01～VD06整流，电容C01，C02滤波输出+24V，供触发装置。过电流、超速信号电压经④与⑤端输入，正常时输入均为“1”，三极管V2导通，继电器K吸合。当发生过电流或超速时，④端或⑤端出现“0”(小于l V)。光电二极管亮指示出事故种类，V2截止，继电器K释放发出事故信号。±15 V电源接②端和21端，交直流调速系统课程设计
正常时V3导通，V3集电极电位小于零电位，不影响V1，V2状态。当±15 v电源中任
一个电压过低时，V3关断使V1导通，V2截止，继电器K释放发出事故信号。
图5-7 电源及故障综合单元(G2)
（七）、直流调速系统整体分析
下面结合整个系统对不可逆直流调速系统停车、正向起动、减速各种运行工作过程进行分析。
(1)停车状态。电动机停车时，开关S打开，给定电压U*n=0，速度调节器单元中Al速度给定比较器输出一个大于+8 V的推β信号电压，使速度调节器输出电压为负向限幅值－U*im，电流调节器输出电压为正向限幅值Ucm，通过触发输入单元CSR、触发器CF，使晶闸管变流器控制角处于最小逆变角min，电动机处于停车状态。
(2)电动机正向起动运行。当开关S闭合，给出负的正向速度给定电压(U*n‹0)，当速度给定电压U*n>∣0．2 ∣V时A1速度给定比较器迅速翻转，输出为负电压，使速度调节器迅速退出负限幅值－U*im并开始按速度偏差信号进行P，I调节。经积分给定器使给出负的给定电压变成线性变化的负的给定电压U*n。速度调节器的输入偏差
△Un=U*n－Un其极性为负。由于转速反馈电压Un受机械惯性影响，增加较慢，所以速度调节器的输出U*i为正的限幅值。该输出电压U*i是电流调节器的电流给定电压，电流调节器输入电压△Ui=U*i－Ui，极性为正，因而电流调节器的输出电压Uc为负。经过触发输入单元CSR，触发器CF使晶闸管变流器的控制角从min向前移动，使
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(3)减速(或停车)。正向减速时速度给定值减小，极性不变仍为负给定电压，而电
动机转速来不及改变，所以速度调节器的输入端偏差△Un=U*n－Un为正，速度调节器ASR的输出U*i为负的限幅值，使电流调节器的输出电压Uc为正，经过触发输入单元CSR，触发器CF使晶闸管变流器的控制角从
当正向停车时速度给定电压U*n=0(
六、晶闸管转速电流双闭环直流调速系统调试
（一）、线路原理
双闭环调速系统的电流和转速分别由两个调节器进行调节，由于调速系统调节的主要参量是转速，故转速作为主环放在外面，而电流环作为副环放在里面，这样就可抑制电网电压扰动对转速的影响。
系统工作时，应首先给电动机加额定励磁电压，改变给定电压U*n，即可方便地调节电动机的转速。ASR、ACR均设有限幅电路，速度调节器ASR的输出U*i作为电流调节器ACR的给定，利用ASR的限幅达到限制起动电流的目的，ACR的输出作为移相触发器的控制电压Uc，利用ACR的限幅达到限制αmin的目的。
当加入给定电压U*n起动时，ASR饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动。直到电动机转速达到给定转速(即U*n=Un)并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的相应数值上。
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图6-1 晶闸管转速电流双闭环直流调速系统实验电路原理框图
（二）、调试内容及步骤
1．双闭环调速系统调试的基本原则‘
(1)先部件，后系统。即先将各环节的特性调好，然后才能组成系统。
(2)先开环，后闭环。即先使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系统。
(3)先内环，后外环。即闭环调试时，先调电流内环，然后调转速外环。2．单元部件参数整定和调试
(1）晶闸管触发整流电路的检查和调整：用双踪示波器观察六个触发单元的锯齿波，要求波形正常、对称，触发用双脉冲相位差应接近60°，利用总偏电位器调节偏置电压，使控制电压Uc=0时，触发角α=90°
(2).ASR输出限幅值整定：ASR按比例积分调节器接线，将Un*接到ASR的输当输入Un*为正而且增加时，调节ASR负限幅电位器，使ASR输出为限幅值Uim，其值一般取为-6～-8V。
ACR输出限幅值整定：整定ACR限幅值需要考虑负载的情况，留有一定整流电压的余量。ACR按比例积分调节器接线，将U*n接到ACR的输入端，用ACR的输出Uc去控制触发移相GT，当输入U*n为负且增加时，通过示波器观察到触发移相角移至min为15°～30°的电压即为ACR限幅值Ucm，可通过ACR正限幅电位器锁定。
3． 电流环调试(电动机不加励磁并堵转)
(1)电流反馈极性的测定及过电流保护环节整定。
整定时ASR、ACR均不接入系统，系统处于开环状态。直接用给定电压U*n作为Uc接到移相触发器GT 以调节控制角，此时应将电动机主回路中串联的变阻器RM放在最大值处，以限制电枢电流。缓慢增加U*n，使≥30°，然后逐步减小主回路中串联的变阻器RM的阻值，直至电流Id=(1.1～1.2)IN，再调整电流变送器FBC 中的电流反馈电位器，使电流反馈电压Ui近似等于已经整定好的ASR输出限幅值Uim，并由此判断Ui的极性。继续减
(3)
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小主回路中串联变阻器RM的阻值，使电流Id=1.5IN，调整FBC中的过电流保护电位器，使过电流保护动作，并加以锁定。
(2)系统限流性能的检查和电流反馈系数β的测定。
将电流调节器ACR接成PI调节器，其参数参考值为Ri=20～40k，Ci=0.47～4.7μF，然后接入控制回路。将电流负反馈信号Ui接入ACR组成电流闭环。通过给定器G直接给ACR加上给定电压，并使U*n=Uim。观察主回路电流是否Id≤(1．1～1．2)IN，若出现Id>(1．1～1．2)IN，则说明原先整定的电流反馈电压Ui偏小。导致Ui偏小的原因是ACR给定回路及反馈回路的输入电阻有差值。必须重新调整电流变送器FBC中的电流反馈电位器，使Ui增加，直至满足要求为止。若当Un=U*im时，主回路电流Id≤(1．1～1．2)IN，则可继续减小串联变阻器RM的阻值，直至全部切除，Id应增加有限，小于过流保护值，这说明系统已经具有限流保护效果。在此基础上测定U i值，并计算出电流反馈系数β。
(3)电流环动态特性的调试。
在电流环的给定电压Ui=(50％～70％)U*im情况下，改变主回路串联变阻器RM的阻值，使Id=(50％～70％)IN，然后突减或突加给定电压U*n，观察并用慢扫示波器记录电流波形Id= f(t)。在下列情况下再突加给定，观察电流波形，研究给定值和调节器参数对电流环动态特性的影响。
①减小电流给定值；
②改变ACR反馈回路电容；
③改变ACR的比例放大系数((调节器积分时间常数不变)。
4． 速度环调试(电动机加额定励磁)。
（1）ACR接成PI调节器并接入系统，ASR按P调节器接入，速度反馈开环，U*n作为ACR 输入给定，逐渐加正给定U*n，当转速n＝nN时，调FBS上的速度反馈电位器，使速度反馈电压Un为最大。
（2）速度反馈极性判断。加U*n使电机旋转，然后接入速度反馈，使系统双闭环。如转速升高则极性有误，如果转速下降则极性正确。按负反馈要求将速度反馈信号Un接入ASR的输入端。
5．系统特性测试
将ASR、ACR均以PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统，负载电阻Rfz起始置于最大，开关SL合上。
（1）系统静态特性测试。（2）系统动态特性的观察
用双踪慢扫描示波器观察动态波形。在不同的系统参数下(速度调节器的增益、速度调节器的积分电容、电流调节器的增益、电流调节器的积分电容、速度反馈的滤波电容、电流反馈的滤波电容)，用记忆示波器观察、记录下列动态波形。
①突加给定电压时电动机电枢电流波形和转速波形。②突减给定电压时电动机电枢电流波形和转速波形。
③突加负载(即空载时闭合SL加额定负载)时电动机电枢电流波形和转速波形。④突减负载(即突然打开SL)时电动机电枢电流波形和转速波形。
改变下列参数，重做上述实验：
①改变给定电压大小。
②改变ASR反馈回路电容值。
③改变ASR比例放大倍数(积分时间常数尽量不变)。
由此可分析给定值和调节器参数对转速环动态性能的影响，确定调节器的最佳参数选择和
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动态性能指标。
（三）、系统调试注意事项
1．双踪示波器两个探头的地线是通过示波器外壳短接的，故在使用时必须使两个探头的地线同电位(只用一根地线即可)，以免造成短路事故。
2．系统开环运行时，不能采用突加给定电压的方法起动电动机，必须逐渐增加给定电压，以免产生过大的电流冲击。
3．调试电流环时，不要让电动机在大电流下堵转时间太长，以免电动机因过度发热而损坏。
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