用的控制技术应是现今的主流控制技术。此外实验内容也非常重要，除了观察自动控制过程

和验证控制原理等验证性实验外，还应设置研究性和自主性实验，以深化实验和激发学生的

研究热情。

1.2 实验系统及工作原理

由于学生对三相交流调压器比较熟悉，我

们采用自动交流调压器作为实验装置。交流调

压器是一种自耦变压器，其副绕组是原绕组的

一部分，当用手转动旋钮使接触臂在原绕组上

旋转时，副绕组的匝数随之改变，输出端就输

出相应的交流电压。而自动交流调压器是旋转

给定电位器，通过直流伺服电动机控制接触臂

的转动，图

1 即为其控制原理图。自动交流调压器的控制方式为反馈偏差控制。由给定电位器

给出与接触臂在原绕组上的稳定位置相对应的给定电压

U

 

*

n

，稳定位置是指调压器稳定输出

所需交流电压时接触臂的位置。位置传感器将接触臂的实际位置转换成电信号，作为反馈电

压

U

n

。将给定电压与反馈电压进行比较，如果其差值为正，说明接触臂的实际位置还不到稳

定位置，直流伺服电动机将正转，驱动接触臂向前转动，实际位置向稳定位置靠拢。在靠拢

的过程中，差值电压将逐渐减小，电动机的正转速度也将逐渐放慢，当差值电压为

0 时，电

动机停转，接触臂处在稳定位置。如果差值为负，说明实际位置超过稳定位置，电动机将反

转。因此当某种扰动使调压器的输出电压发生变化时，自动控制系统将进行自动调整，使调

压器的输出保持不变。显然系统的自动控制技术应使电动机能进行正反转和调速运行。

1.3 主要控制技术

图

2 为自动交流调压器的闭环控制框图。由于自动控制技术涉及的内容很多，我们选择

了具有代表性的控制元件和控制方法来控制交流调压器。控制元件采用直流伺服电动机；控

制方法采用直流

H 桥脉宽调制技术（PWM）对直流伺服电动机进行调压调速和正反转控制；

控制电路包括脉宽调制器（

UPW）、三角波发生器（GM）、直流电平调节电路、逻辑延时电

2

图 1 自动交流调压器控制原理图