交流伺服驱动装置

日期：2011-02-28 11:57:26 作者：机床小韦 来源：沈阳机床厂 浏览次数：0
      数控系统的驱动装置是对电动机的转速进行控制的部件，即交流伺服驱动装置对机床进给轴的运动速度进行控制。驱动装置中常用的功率器件有大功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘门级晶体管、普通晶闸管和可关断晶闸管等。这些功率器件在驱动装置中的作用就是将控制信号进行功率放大。
      数控机床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。
        下面介绍交流伺服驱动装置的工作原理。
        对交流电动机实现变频控制的装置叫变频器。变频器有很多种分类，大的分类有交一交变频器、交一直一交变频器。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。
      夺．盲．交峦颛器中的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。机床逆变电路可以采用电力晶体管( crR)，门极关断晶闸管(CTO)、功率场效应晶体管( MOSFET)、绝缘栅双极半导体管(ICBT)等。
      SPWM变频器属于交．直一交电压型变频装置。它先将380V/50Hz交流电经变压器变到SPWM变频器所需三相输入电压后，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l，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渡的交变电压下运行，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。
      SPWM变频器控制电路。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。三角渡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，输出的信号作为逆变器功率管的输入信号。
      下面通过最简单的单相桥式逆变电路，分析SPWM变频器的工作原理。
      设输入信号（调制信号）为
        巳=E，sin(∞。t+o)
      X、y为两个互为相反的三角波（载波信号），其频率为埘¨幅值为F。。U桥在e。与X相交时导通或关断，V桥在e。与y相交时导通或关断。如相位在妒•时S，导通（S：关断），在妒：时S，导通（S4关断），在妒，时s。导通（S，关断），在妒。时S,导通（S，关断）。这样，输出电压E。，为三角波和调制信号的函数。输出电压的基波部分可表示为
        E。，《o.f,mbt)=e.Ed／Eh    (2-1)
      式(2-1)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Ea成正比，与三角渡振幅E。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，机床若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，输出的信号是频率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。
    关键词：机床

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