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机床配件交流进给运动的速度控制

日期：2009年11月03　来源：沈阳第一机床厂　关键字：机床配件
    (1)交流伺服电动机的调速方法
    机床配件新型大功率电力电子器件、新型变频技术的发展，以及现代控制理论、微机数控制Q术等在实际应用中取得的重要进展，促进了交流伺服驱动技术的发展，使得交流伺服驱动Z渐替代直流伺服驱动。
   交流电动机转速公式为
   n二l上《(1一，)    (4—32) 9
  式巾／l——定子电源频串；
    ／——磁极对数；
    k—转差宰。
    对于主运动系统经常采用交流异步电动机。上述各种调速方法中，靠改变转差调速时，因低速转差串大，转差损耗功率也大，故效率低；而绕线电动机的串极调速得到较好的应用。因为变极对数调速只能产生2种或3种速度，不可能做到无级调速。变频调速从高到低栅以保持有限的转差串机床配件，故具有高效率、宽范围和高精度的调速特性。
    对于进给系统经常采用交流同步电动机，这种电动机没有转差率，电动机转速公式变为 。二些丘    (4-33) 9从上式看出只能用变频调速。变频调速是交流同步伺服电动机有效的调速方法。 变频调速的主要环节是为交流电动机提供变频变压电塬的变频器。变频罪可分为“交一直一交”变频器和“交一交”变频器两大类。“交一直—文”变频器是先将电网电源输入整流栅，经焚流后变为直流，再经电容或电感或由两者组合的电路滤波后供给逆变器(直流变交流)，再输出电压和频率都可变的交流电。“交一交”变频器不经过中间环节，直接将一种频率的交流电变换为另一种频率的交流电。目前用得最多足“文一直一交”变频器。变频器Lt，的逆变器分为电压型和机床配件电流型两种。在电压型逆变器中，电路的作用是将直流电压切换成等效正弦的一串方波电压，所用的器件多为人功率晶体管可关断的晶闸管和绝缘栅双极晶体管等。在PWM变频器中，通常采用二极管桥式整流器，其输出的直流电压是恒定的，然后经脉宽调制得到可调的输出电压(变频、变压)。在电流型逆变器中，直流电流被切换成一串方波电流供给交流电动机，由于电感的影响，功率元件一‘般采用晶闸管，适用于大功率场合。
数控进给驱动巾，针对永磁同步电动机，主机床配件要采用同步控制变频调速系统。
    (2)SPWM变频器
    SPWM变频器，即正弦波PWM变频器，属于“交一直一交”静止变频装置。它先将50Hz的工频电源经整流变压器变到所需的电压，经二极管可控整流和电容滤波，形成恒定直流电压，再送入由大功率晶体管构成的逆变器主电路，输出三相频率和电压均可调整的等效于正弦波的脉宽调制波(SPWM波)，去驱动交流伺服电动机运转。由于PWM型变频罪采用脉宽调制原理，克服或改善了相控原理巾的一些缺点，具有输入功率系数机床配件高和输出波形好的优点，因而在调速系统中得到广泛应用。SPWM调制的基本特点是：等ZP、等幅，而不等宽；  中间脉冲宽而两边脉冲窄，其各个脉冲面积和与正弦波F面积成比例：脉宽基本上按正弦分布。SPWM调制是一种虽基本也是应用最广泛的调制方法。山SPWM波形与等效正弦波。SPWM逆变器片来产生正弦脉宽调制被，即SPWM波形。其工作原理是把—叶l㈠玄半波分成N等分，然后把每一等分的正弦曲线与横坐标所包围的面积都用一个与此面积相机床配件等的高矩形脉冲宋代替，这样可得到N个等高而不等宽的脉冲。这N个脉冲对应着一个正弦波的正半周，对正弦波的负半周也采取同样处理，得到相应的2N个脉冲，这就是与正弦波等效的正弦脉宽调制波，即SPWM波，如图4-27所示。囚产生SPWM波形的原理。SPWM波形可用训算机技术产生，对给定的正弦被用汁算机算出相应脉冲宽度，通过控制电路输出相应波形，或用引』集成电路芯片产生。也可采用模拟电路“调制”珥论为依据产生，其方法足以正弦蚀为调制波，对等腰三角波为载波的信号进行“调制”。调制电路仍可采用电压比较放人器，调制原理与直流脉宽凋速系统中的调制相似，所不同的是这里需要三相SPWM波形机床配件，其原理
    ⑶SPWM变频罪的毛电路。双极性SPWM的通用型主回路，调制波的形成过程，vT为三角载波信号，其幅值为zT，频率为尔y：为一相(如u相)正弦控制波，其幅值为z，频率为几而这两种波形的交点(如图中的数字位置)，决定丁逆变器某相元件的通断时间，即VTi和VT4的通断。三相整流器输出的直流电压为&，当逆变器辖出电压为正半周，VTi工作于脉宽调机床配件制状态时，vT4截止，u相绕组的相电压为+(1／2)Jd，而当VTi截止时，电动机绕组中的磁场能量通过VD4续流二极管释放，使该相绕组承受电压为—(1／2)丑d，从而实现双极性SPWM调制特性。

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