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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 關鍵字：機床配件
(1)交流伺服電動機的調速方法
機床配件新型大功率電力電子器件、新型變頻技術的發展，以及現代控制理論、微機數控制Q術等在實際應用中取得的重要進展，促進了交流伺服驅動技術的發展，使得交流伺服驅動Z漸替代直流伺服驅動。
交流電動機轉速公式為
n二l上《(1一，) (4—32) 9
式巾／l——定子電源頻串；
／——磁極對數；
k—轉差宰。
對于主運動系統經常采用交流異步電動機。上述各種調速方法中，靠改變轉差調速時，因低速轉差串大，轉差損耗功率也大，故效率低；而繞線電動機的串極調速得到較好的應用。因為變極對數調速只能產生2種或3種速度，不可能做到無級調速。變頻調速從高到低柵以保持有限的轉差串機床配件，故具有高效率、寬范圍和高精度的調速特性。
對于進給系統經常采用交流同步電動機，這種電動機沒有轉差率，電動機轉速公式變為 。二些丘 (4-33) 9從上式看出只能用變頻調速。變頻調速是交流同步伺服電動機有效的調速方法。 變頻調速的主要環節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”變頻器是先將電網電源輸入整流柵，經焚流后變為直流，再經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”變頻器不經過中間環節，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，然后經脈寬調制得到可調的輸出電壓(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。
數控進給驅動巾，針對永磁同步電動機，主機床配件要采用同步控制變頻調速系統。
(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的工頻電源經整流變壓器變到所需的電壓，經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成的逆變器主電路，輸出三相頻率和電壓均可調整的等效于正弦波的脈寬調制波(SPWM波)，去驅動交流伺服電動機運轉。由于PWM型變頻罪采用脈寬調制原理，克服或改善了相控原理巾的一些缺點，具有輸入功率系數機床配件高和輸出波形好的優點，因而在調速系統中得到廣泛應用。SPWM調制的基本特點是：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調制是一種雖基本也是應用最廣泛的調制方法。山SPWM波形與等效正弦波。SPWM逆變器片來產生正弦脈寬調制被，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，得到相應的2N個脈沖，這就是與正弦波等效的正弦脈寬調制波，即SPWM波，如圖4-27所示。囚產生SPWM波形的原理。SPWM波形可用訓算機技術產生，對給定的正弦被用汁算機算出相應脈沖寬度，通過控制電路輸出相應波形，或用引』集成電路芯片產生。也可采用模擬電路“調制”珥論為依據產生，其方法足以正弦蝕為調制波，對等腰三角波為載波的信號進行“調制”。調制電路仍可采用電壓比較放人器，調制原理與直流脈寬凋速系統中的調制相似，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&，當逆變器轄出電壓為正半周，VTi工作于脈寬調機床配件制狀態時，vT4截止，u相繞組的相電壓為+(1／2)Jd，而當VTi截止時，電動機繞組中的磁場能量通過VD4續流二極管釋放，使該相繞組承受電壓為—(1／2)丑d，從而實現雙極性SPWM調制特性。
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