数控装备技术进给伺服B.pptVIP

变频调速的主要环节是为交流电机提供变频、变压电源的变频器从式中可以看出：只能用变频调速，并且是有效方法。01交–直–交变频器分电压型和电流型。电压型先将电网的交流电经整流器变为直流，再经逆变器变为频率和电压都可变的交流电压。电流型是切换一串方波，方波电流供电，用于大功率。交–交变频器该变频器没有中间环节，直接将电网的交流电变为频率和电压都可变的交流电。目前对于中小功率电机，用得最多的是电压型交–直–交变频器。变频器分为：02*2、正弦脉宽调制（SPWM）变压变频器M3～UIURUR–整流器固定电压不可控整流器，常采用六个二级管桥式整流器结构将交流变为直流，电压幅值不变。为逆变器供电。UI–逆变器由六个功率开关器件组成，常采用大功率晶体管。其控制极（大功率晶体管GTR为基极）输入由基准正弦波（由速度指令转化过来的）和三角波叠加出来的SPWM调制波（等幅、不等宽的矩形脉冲波），使这些大功率晶体管按一定规律导通、截止，输出一系列功率级等效于正弦交流电的可变频变压的等幅、不等宽的矩形脉冲电压波，其脉宽按正弦分布，以此脉冲列来等效正弦电压波，即功率级SPWM电压，使电机转动。功率开关器件还可采用：可关断晶闸管GTO、功率场效应晶体管MOSFET、绝缘门极晶体管IGBT等。把一个正弦半波分做N等分，如下图（N＝7）；然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替；矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样，由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦的半周等效。同样，正弦波的负半周也可以用相同的方法来等效。SPWM逆变器的工作原理与正弦波等效的等幅矩形脉冲序列波在实际中采用“调制”的方法，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波(Carrierwave)，并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波(Modulationwave)，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。单极性控制方式双极性控制方式主电路只有一个可控的功率环节，简化了结构；采用了不可控整流器，使电网功率因数提高；逆变器同时调频调压，动态响应不受中间环节影响；可获得更接近于正弦波的输出电压波形。SPWM的优点*第四章进给伺服系统 第三节

直流伺服控制系统直流伺服电机工作原理常用直流电机永磁式直流电机（有槽、无槽、杯型、印刷绕组）励磁式直流电机无刷直流电机直流力矩电机在数控机床中，进给系统常用的直流伺服电机：小惯性直流伺服电机因转动惯量小而得名。这类电机一般为永磁式。小惯量直流电机最大限度地减小电枢的转动惯量，所以能获得最快的响应速度。在早期的数控机床上应用得比较多。大惯量宽调速直流伺服电机（直流力矩电机）转子直径较大，线圈绕组匝数增加，力矩大，转动惯量大，能在较大过载转矩时长时间工作，因此可直接与丝杠相连，不需中间传动装置。特点：能在较低转速下实现平稳运行，最低可达1r／min，甚至0.1r／min。数控机床上应用广泛。无刷直流伺服电机（无整流子电机）没有换向器，由同步电机和逆变器组成，逆变器由装在转子上的转子位置传感器控制。实质是一种交流调速电机，调速性能可达到直流伺服发电机的水平，又取消了换向装置和电刷部件，提高了电机使用寿命。*3、结构极靴机壳瓦状永磁材料（定子）电枢（转子）永磁直流伺服电机的结构*直流电机转速与转矩的关系称机械特性机械特性是电机的静态特性，是稳定运行时带动负载的性能，此时，电磁转矩与外负载相等。电机转速与理想转速的差Δn，反映了电机机械特性硬度，Δn越小，机械特性越硬。4、静态特性电磁转矩由下式表示:KT—转矩常数；Φ—磁场磁通；Ia—电枢电流；TM—电磁转矩。电枢回路的电压平衡方程式为:Ua─电枢上的外加电压；Ra─电枢电阻；Ea─电枢反电势。电枢反电势与转速之间有以下关系：Ke─电势常数；ω─电机转速（角速度）。根据以上各式可以求得：01n0－电机理想空载转速02直流电机的基本调速方式有三种:调节电阻Ra调节电枢电压Ua调节磁通Φ的值035、直流伺服电机的调速原理*电枢电阻调速不经济，调速范围有限，很少采用。