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直流伺服電動機(jī)主軸驅(qū)動控制系統(tǒng)應(yīng)用分析(轉(zhuǎn)

1970-01-01 08:33:37來源:admin

        直流電動機(jī)可以采用調(diào)壓、調(diào)磁和改變電樞電路電阻的方法調(diào)速,但由于改變電樞電路電阻調(diào)速得到的機(jī)械特性較軟,所以在數(shù)控機(jī)床上很少采用,而采用調(diào)壓和調(diào)磁兩種方法相結(jié)合的方法,不僅可以獲得很寬的調(diào)速范圍,還能充分利用電動機(jī)的容量。在數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動中,直流主軸電動機(jī)速度控制通常采用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)和晶體管脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速系統(tǒng)。 
  一、調(diào)磁調(diào)速電路 
  主軸電動機(jī)功率通常較大,且要求恒功率調(diào)速范圍盡可能大,所以一般采用他勵電動機(jī),勵磁繞組與電樞繞組相互獨(dú)立,由單獨(dú)的可調(diào)直流電源供電。 
  勵磁控制電路的電流給定、電壓電樞反饋、勵磁電流反饋三組信號經(jīng)比較之后輸入PI調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過電壓/相位轉(zhuǎn)換器,控制晶閘管觸發(fā)脈沖的相位,調(diào)節(jié)勵磁繞組的電流大小,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的恒功率弱磁調(diào)速。 
  二、調(diào)壓調(diào)速電路 
  調(diào)壓調(diào)速電路類似于直流進(jìn)給伺服系統(tǒng),也是由速度外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成的雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng),具有良好的靜態(tài)和動態(tài)指標(biāo),可 大限度地利用電動機(jī)的過載能力,使過渡過程 短。其通過控制直流主軸電動機(jī)的電樞電壓實(shí)現(xiàn)變速。 
  三、主電路及其工作原理 
  數(shù)控機(jī)床加工零件時,要求主軸正反轉(zhuǎn)切削功率要盡可能大,停止和改變轉(zhuǎn)向要迅速。主軸直流電動機(jī)驅(qū)動裝置采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。主電路如圖1所示。 
  每組按三相橋式連接形成變流器橋,兩組變流橋?yàn)榉礃O性并聯(lián),由一個交流電源供電。反極性并聯(lián)電路能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)正反向的電動和回饋發(fā)電制動。為保證在任何時間內(nèi)只允許一組橋路工作,另一橋路阻斷,采用邏輯控制電路。 
  當(dāng)電動機(jī)正向運(yùn)動時,VT1管工作在整流狀態(tài),提供正向直流電流;電動機(jī)反向運(yùn)動時,VT2管工作在整流狀態(tài),并提供反向直流電流,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)在 一、三象限的起動、升降速度控制。 
  當(dāng)電動機(jī)從正向運(yùn)動狀態(tài)要轉(zhuǎn)到反向電動狀態(tài)時,速度指令從正變負(fù),VT1管進(jìn)入逆變狀態(tài),這時電動機(jī)電樞電路中的電感儲能維持電流方向不變,電動機(jī)仍處于電動狀態(tài),但電樞電流已逐漸減小。當(dāng)電樞電流減小到零后,必須使VT1管和VT2管都處于封鎖狀態(tài),這時電動機(jī)在慣性作用下能自由轉(zhuǎn)動。經(jīng)過安全延時后,VT2管進(jìn)入有源逆變狀態(tài),電動機(jī)工作在回饋發(fā)電制動狀態(tài),將機(jī)械能送回電網(wǎng),轉(zhuǎn)速迅速下降,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到零后,VT2管進(jìn)入整流狀態(tài),電動機(jī)反向起動,從而完成了從 一象限到第三象限的工作轉(zhuǎn)換。 
  只要使VT1管和VT2管的控制相反,就實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換過程。 
  四、主電路控制要求 
  為保證在任何時間內(nèi)只允許一組橋路工作,另一組橋路阻斷,采用邏輯控制電路。利用邏輯控制電路可檢測電樞電路的電流是否達(dá)到零值,并判斷出旋轉(zhuǎn)方向,提供VT1管和VT2管的允許開通信號,使一組晶閘管在工作時,另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖被封鎖,從而切斷正反兩組晶閘管之間可能出現(xiàn)的電流通路。為此,邏輯電路必須滿足以下條件: 
 ?。ㄒ唬┟總€時刻只準(zhǔn)向一組晶閘管提供觸發(fā)信號。 
  (二)只有當(dāng)工作的那一組晶閘管電流為零后,才能撤銷觸發(fā)信號,以防止當(dāng)晶閘管逆變時,電流沒有為零,撤銷觸發(fā)信號造成逆變顛覆而出現(xiàn)故障。 
 ?。ㄈ┲挥挟?dāng)工作的那一組晶閘管完全關(guān)斷后,才可以向另一組晶閘管提供觸發(fā)信號,以防止出現(xiàn)大的環(huán)流。 
  (四)任何一組晶閘管導(dǎo)通時,要防止其輸出電壓與電動機(jī)繞組產(chǎn)生的電動勢方向一致,導(dǎo)致電流過大。 
         本文轉(zhuǎn)自論文網(wǎng)