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機床配件交流進給運動的速度控制


日期：2009年11月03　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：機床配件
    (1)交流伺服電動機的調(diào)速方法
    機床配件新型大功率電力電子器件、新型變頻技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論、微機數(shù)控制Q術(shù)等在實際應(yīng)用中取得的重要進展，促進了交流伺服驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，使得交流伺服驅(qū)動Z漸替代直流伺服驅(qū)動。
   交流電動機轉(zhuǎn)速公式為
   n二l上《(1一，)    (4—32) 9
  式巾／l——定子電源頻串；
    ／——磁極對數(shù)；
    k—轉(zhuǎn)差宰。
    對于主運動系統(tǒng)經(jīng)常采用交流異步電動機。上述各種調(diào)速方法中，靠改變轉(zhuǎn)差調(diào)速時，因低速轉(zhuǎn)差串大，轉(zhuǎn)差損耗功率也大，故效率低；而繞線電動機的串極調(diào)速得到較好的應(yīng)用。因為變極對數(shù)調(diào)速只能產(chǎn)生2種或3種速度，不可能做到無級調(diào)速。變頻調(diào)速從高到低柵以保持有限的轉(zhuǎn)差串機床配件，故具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速特性。
    對于進給系統(tǒng)經(jīng)常采用交流同步電動機，這種電動機沒有轉(zhuǎn)差率，電動機轉(zhuǎn)速公式變?yōu)?。二些丘    (4-33) 9從上式看出只能用變頻調(diào)速。變頻調(diào)速是交流同步伺服電動機有效的調(diào)速方法。 變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是為交流電動機提供變頻變壓電塬的變頻器。變頻罪可分為“交一直一交”變頻器和“交一交”變頻器兩大類。“交一直—文”變頻器是先將電網(wǎng)電源輸入整流柵，經(jīng)焚流后變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)電容或電感或由兩者組合的電路濾波后供給逆變器(直流變交流)，再輸出電壓和頻率都可變的交流電。“交一交”變頻器不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)，直接將一種頻率的交流電變換為另一種頻率的交流電。目前用得最多足“文一直一交”變頻器。變頻器Lt，的逆變器分為電壓型和機床配件電流型兩種。在電壓型逆變器中，電路的作用是將直流電壓切換成等效正弦的一串方波電壓，所用的器件多為人功率晶體管可關(guān)斷的晶閘管和絕緣柵雙極晶體管等。在PWM變頻器中，通常采用二極管橋式整流器，其輸出的直流電壓是恒定的，然后經(jīng)脈寬調(diào)制得到可調(diào)的輸出電壓(變頻、變壓)。在電流型逆變器中，直流電流被切換成一串方波電流供給交流電動機，由于電感的影響，功率元件一‘般采用晶閘管，適用于大功率場合。
數(shù)控進給驅(qū)動巾，針對永磁同步電動機，主機床配件要采用同步控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。
    (2)SPWM變頻器
    SPWM變頻器，即正弦波PWM變頻器，屬于“交一直一交”靜止變頻裝置。它先將50Hz的工頻電源經(jīng)整流變壓器變到所需的電壓，經(jīng)二極管可控整流和電容濾波，形成恒定直流電壓，再送入由大功率晶體管構(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相頻率和電壓均可調(diào)整的等效于正弦波的脈寬調(diào)制波(SPWM波)，去驅(qū)動交流伺服電動機運轉(zhuǎn)。由于PWM型變頻罪采用脈寬調(diào)制原理，克服或改善了相控原理巾的一些缺點，具有輸入功率系數(shù)機床配件高和輸出波形好的優(yōu)點，因而在調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。SPWM調(diào)制的基本特點是：等ZP、等幅，而不等寬；  中間脈沖寬而兩邊脈沖窄，其各個脈沖面積和與正弦波F面積成比例：脈寬基本上按正弦分布。SPWM調(diào)制是一種雖基本也是應(yīng)用最廣泛的調(diào)制方法。山SPWM波形與等效正弦波。SPWM逆變器片來產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制被，即SPWM波形。其工作原理是把—葉l㈠玄半波分成N等分，然后把每一等分的正弦曲線與橫坐標所包圍的面積都用一個與此面積相機床配件等的高矩形脈沖宋代替，這樣可得到N個等高而不等寬的脈沖。這N個脈沖對應(yīng)著一個正弦波的正半周，對正弦波的負半周也采取同樣處理，得到相應(yīng)的2N個脈沖，這就是與正弦波等效的正弦脈寬調(diào)制波，即SPWM波，如圖4-27所示。囚產(chǎn)生SPWM波形的原理。SPWM波形可用訓(xùn)算機技術(shù)產(chǎn)生，對給定的正弦被用汁算機算出相應(yīng)脈沖寬度，通過控制電路輸出相應(yīng)波形，或用引』集成電路芯片產(chǎn)生。也可采用模擬電路“調(diào)制”珥論為依據(jù)產(chǎn)生，其方法足以正弦蝕為調(diào)制波，對等腰三角波為載波的信號進行“調(diào)制”。調(diào)制電路仍可采用電壓比較放人器，調(diào)制原理與直流脈寬凋速系統(tǒng)中的調(diào)制相似，所不同的是這里需要三相SPWM波形機床配件，其原理
    ⑶SPWM變頻罪的毛電路。雙極性SPWM的通用型主回路，調(diào)制波的形成過程，vT為三角載波信號，其幅值為zT，頻率為爾y：為一相(如u相)正弦控制波，其幅值為z，頻率為幾而這兩種波形的交點(如圖中的數(shù)字位置)，決定丁逆變器某相元件的通斷時間，即VTi和VT4的通斷。三相整流器輸出的直流電壓為&，當(dāng)逆變器轄出電壓為正半周，VTi工作于脈寬調(diào)機床配件制狀態(tài)時，vT4截止，u相繞組的相電壓為+(1／2)Jd，而當(dāng)VTi截止時，電動機繞組中的磁場能量通過VD4續(xù)流二極管釋放，使該相繞組承受電壓為—(1／2)丑d，從而實現(xiàn)雙極性SPWM調(diào)制特性。

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