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加工中心伺服系统的交流伺服电动机驱动装置
发布时间:2016-06-17 点击: 次   相关阅读:
交流伺服电动机驱动装置
数控机床交流主轴电动机采用专门设计的三相交流异步电动机或主轴伺服电动机。进给用交流伺服电动机多采用三相交流永磁同步电动机。调速方法常采用变频调速,变频调速系统可以分为他控变频和自控变频两大类。他控变频调速系统是用独立的变频装置给电动机提供变压变频电源。自控变频调速系统是用电动机轴上所带的转子位置检测器来控制变频的装置。
1)变频器工作原理
对交流电动机实现变频的装置叫变频器。变频器有很多种分类,大的分类有交-交变频器、交-直-交变频器。数控机床采用的是后者,其组成有整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路。如图4.65所示,图中整流器可以是二极管整流,也可以是可控整流。滤波元件是电容的称为电压型变频器,滤波元件是电感的称为电流型变频器。逆变电路可以采用电力晶体管(GTR),可关断(GTO)晶闸管,功率场效应晶体管(MOSFET),绝缘栅双极半导
 
图4.65交-直-交变频器组成
SPWM变频器属于交-直-交静止变频装置,它先将50Hz交流市电经整流变压器变到所需电压后,经二极管不可控整流和电容滤波,形成恒定直流电压,再送入常用六个大功
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),即可拖动三相异步电动机运转。这种变频器结构简单,电网功率因数接近于1,且不受逆变器负载大小的影响,系统动态响应快,输出波形好,使电动机可在近似正弦波的交变电压下运行,脉动转矩小,扩展了调速范围,提高了调速性能,因此在数控机床的交流驱动中得到了广泛应用。
图4.66为SPWM变频器控制电路图。正弦波发生器接收经过电压、电流反馈调节的
信号,输出一个具有与输入信号相对应频率与幅值的正弦波信号,此信号为调制信号。三角波发生器输出的三角波信号称为载波信号。调制信号与载波信号相比较,输出的信号作
 
图4.66SPWM变频器控制电路图
下面通过图4.67所示最简单的单相桥式逆变电路分析SPWM变频器的工作原理。
 
图4.67单相桥式逆变电路
设输入信号(调制信号)为es=Essin(ωst+θ)
X、Y为两个互为相反的三角波(载波信号),其频率为ωb、幅值为Eb。U桥在es与X相相交时导通或关断,V桥在es与Y相交时导通或关断。如相位在φ1 时S1导通(S2关断),φ2时S3导通(S4关断),φ3时S4导通(S3关断),φ4时S2导通(S1关断)。这样,输出电压Euv为三角波和调制信号的函数。输出电压的基波部分可用下式表示:
 
上式表明:输出电压的基波幅值随调制波的幅值变化而变化,且放大倍数与直流侧电压Ed成正比,与三角波振幅Eb成反比,输出电压的频率和相位与调制信号的频率和相位相同。所以说当SPWM的控制信号为幅值和频率均可调的正弦波,载波信号为三角波,输出的信号是幅值与频率均可调的等幅不等宽的脉冲序列,其等效于正弦波的脉宽调制波。

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