工厂电气控制设备及技能训练第6章PPT.ppt

6. 矩频特性与动态转矩 矩频特性是描述步进电机连续稳定运行时输出转矩与连续运行频率之间的关系。当步进电机正常运行时，若输入脉冲频率逐渐增加，则电动机所能带动负载转矩将逐渐下降。在使用时，一定要考虑动态转矩随连续运行频率的上升而下降的特点。 * 6.2.3步进电机功率驱动 1． 环形脉冲分配器 2．驱动电路 * 1． 环形脉冲分配器 硬件环形分配器是根据真值表或逻辑关系式采用逻辑门电路和触发器来实现，该线路由与非门和J－K触发器组成。指令脉冲加到三个触发器的时钟输入端CP，旋转方向由正、反控制端的状态决定。 软件环形分配器实现较为简单、方便。计算机控制的步进电机驱动系统中，使用软件实现脉冲分配，常用的是查表法。 * 图6-8 三相六拍环形分配器 * 2．驱动电路 功率放大器的作用是将环形分配器发出的电平信号放大至几安培到几十安培的电流送至步进电机各绕组，每一相绕组分别有一组功率放大电路。以下介绍三种典型的驱动电路：单电压简单驱动、高低压驱动和恒流斩波驱动。 * 图6-9 单电压驱动电路原理图 * 高低压电路 电路特点是高压充电，低压维持。当环形分配器输出高电平时，两只功率放大管T1，T2同时导通，绕组电流快速上升，前沿很陡，当接近额定电流时，单稳延时时间到，T1管截止，改由低压＋12V供电，维持绕组额定电流。当低压断开时，电感中储能通过构成的放电回路放电，因此也加快了放电过程。这种供电线路有利于提高步进电机的启动频率和最高连续工作频率。由于额定电流是由低压维持的，只需较小的限流电阻，功耗小 * 图6-10 高低压驱动电路原理图 * 恒流斩波驱动电路 工作原理是：环形分配器输出的正脉冲将T1，T2导通，由于U1电压较高，绕组回路没串电阻，所以绕组电流迅速上升，当绕组电流上升到额定值以上的某一数值时，由于采样电阻Re的反馈作用，经整形、放大后送自T1的基极，使T1管截止。接着绕组由U2低压供电，绕组中的电流立即下降，但刚降到额定值以下时，由于采样电阻Re的反馈作用，使整形电路无信号输出，此时高压前置放大电路又使T1导通，电流又上升。如此反复进行，形成一个在额定电流值上下波动呈锯齿状的绕组电流波形，近似恒流。 * 图6-11恒流斩波驱动电路原理 * 6.2.4开环控制步进式伺服系统的工作原理 1. 工作台位移量的控制 2. 工作台进给速度的控制 3. 工作台运动方向的控制 * 1. 工作台位移量的控制 数控装置发出N个脉冲，经驱动线路放大后，使步进电机定子绕组通电状态变化N次，如果一个脉冲使步进电机转过的角度为α，则步进电机转过的角位移量Φ＝Nα，再经减速齿轮、丝杠、螺母之后转变为工作台的位移量L，即进给脉冲数决定了工作台的直线位移量L。 * 2. 工作台进给速度的控制 数控装置发出的进给脉冲频率为f，经驱动控制线路，表现为控制步进电机定子绕组的通电、断电状态的电平信号变化频率，定子绕组通电状态变化频率决定步进电机的转速，该转速经过减速齿轮及丝杠、螺母之后，表为工作台的进给速度V，即进给脉冲的频率决定了工作台的进给速度。 * 3. 工作台运动方向的控制 改变步进电机输入脉冲信号的循环顺序方向，就可改变定子绕组中电流的通断循环顺序，从而使步进电机实现正转和反转，相应的工作台进给方向就被改变。 * 6.3?交流伺服系统 6.3.1数控机床用交流电机 6.3.2交流电机的速度控制 1．交流感应电机矢量控制原理 2. 矢量旋转变换 3. 直角坐标与极坐标的变换 4．交流电机的变频调速 * 第六章??? 数控机床的伺服系统控制 本章要点 ? 伺服系统的组成，基本要求，分类 ? 步进电机及其驱动 ? 数控机床用交流电机驱动 * 6.1 数控机床的伺服系统概述 6.1.1伺服系统的组成 伺服系统是以机床移动部件（如工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统，通常由伺服驱动装置、伺服电机、机械传动机构及执行部件组成。其作用是：接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经伺服电机和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。 * 数控机床闭环进给系统 数控机床闭环进给系统的一般结构如图6-1所示。伺服系统从外部来看，是一个以位置指令输入和位置控制为输出的位置闭环控制系统。但从内部的实际工作来看，它是先把位置控制指令转换成相应的速度信号后，通过调速系统驱动伺服电机，才实现实际位移的。 * * 6.1.2对伺服系统的基本要求 稳定性好 精度高 快速性好 调速范围宽 低速大扭矩 * 稳定性好 稳定性是指系统在给定外界干扰作用下，