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双主轴 数控车床中无速 度传感器的矢量控制变频器应用详解

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双主轴 数控车床中无速 度传感器的矢量控制变频器应用详解

发布日期:2017-10-10 作者: 点击:

中无速 度传感器的矢量控制变频器应用详解

   数控车 床是机电一体化的典型产品,是集机床、机、电机及其拖动、自动控制、检测等 技术为一身的自动化设备.其中主 轴运动是数控车床的一个重要,以完成切削任务,其动力 约占整台车床的动力的70%~80%.基本控制是主轴的正、反转和停止,可自动 换档和无级调速。

    

   在数控车床中,主轴控 制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。下面重 点介绍下无速度传感器的矢量控制变频器:

 

1、主轴变 频器的基本选型

 

    目前较 为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制),它就是 一种电压发生模式装置,对调频 过程中的电压进行给定变化模式调节,常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。标量控 制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10),因此在 车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰,而矢量 控制的变频器正逐步进行推广。

 

    所谓矢量控制,最通俗的讲,为使鼠 笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能,通过控 制变频器输出电流的大小、频率及其相位,用以维 持电机内部的磁通为设定值,产生所需要的转矩。

 

    矢量控 制相对于标量控制而言,其优点有:(1)控制特性非常优良,可以直 流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应 要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。

 

    当然相 对于标量控制而言,矢量控制的结构复杂、计算烦琐,而且必 须存贮和频繁地使用电动机的参数.矢量控 制分无速度传感器和有速度传感器两种方式,区别在 于后者具有更高的速度控制精度(万分之五),而前者为千分之五,但是在 数控车床中无速度 传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求,所以这 里推荐并先容无速度 传感器的矢量变频器。

 

2、无速度 传感器的矢量变频器

 

    无速度 传感器的矢量变频器具有以下特点:(1)电机参 数自动辩识和手动输进相结合;(2)过载能力强,如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩,如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲,就是不轻易炸模块).

 

    无速度 传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性,而且改 善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。在实验中,同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变 频进行比较发现,前者具 有更强的输出力矩,切削力 几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。

 

3、矢量控 制中的电机参数辨识

 

    由于矢 量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流,因此在 其内部的算法中大量涉及到电机参数。从异步电动机的T型等效 电路表示中可以看出,电机除 了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外,还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。双曲轴数控车床

 

    参数辨 识中分电机静止辨识和旋转辨识2种,其中在静止辨识中,变频器 能自动丈量并顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗,并同时 将丈量的参数写进;在旋转辨识中,变频器 自动丈量电机的互感抗和空载电流。双曲轴数控车床

 

    在参数辨识中,必须留意:(1)若旋转 辨识中出现过流或过压故障,可适当 增减加减速时间;(2)旋转辨 识只能在空载中进行;(3)如辨识 前必须首先正确输进电机铭牌的参数。

 

4、数控车 床主轴变频矢量控制的功能设置

 

   使用在 主轴中变频器的功能设置分以下几部分:

 (1) 矢量控 制方式的设定和电机参数;

 (2) 开关量 数字输进和输出;

 (3) 模拟量输进特性曲线;

 (4) SR速度闭环参数设定。双曲轴数控车床

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