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機(jī)床配件交流進(jìn)給運(yùn)動的速度控制
日期：2009年11月03 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：機(jī)床配件
(1)交流伺服電動機(jī)的調(diào)速方法
機(jī)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(jī)數(shù)控制Q術(shù)等在實(shí)際應(yīng)用中取得的重要進(jìn)展，促進(jìn)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(jī)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(yùn)動系統(tǒng)經(jīng)常采用交流異步電動機(jī)。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(jī)的串極調(diào)速得到較好的應(yīng)用。因?yàn)樽儤O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(jī)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(jìn)給系統(tǒng)經(jīng)常采用交流同步電動機(jī)，這種電動機(jī)沒有轉(zhuǎn)差率，電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，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(jìn)給驅(qū)動巾，針對永磁同步電動機(jī)，主機(jī)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(jī)運(yùn)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(diǎn)，具有輸入功率系數(shù)機(jī)床配件高和輸出波形好的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)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(biāo)所包圍的面積都用一個與此面積相機(jī)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(fù)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(jī)技術(shù)產(chǎn)生，對給定的正弦被用汁算機(jī)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(jìn)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(jī)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(diǎn)(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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)雙極性SPWM調(diào)制特性。
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