應用領域 | 能源,包裝/造紙/印刷,航空航天,汽車及零部件,電氣 | 精度 | 1弧分以內 |
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,雖然這種電壓的波形也是脈動的,但是由于調制的頻率可以達到很高,因此波形仍然可以很好。從上述原理看出,PWM的特點可以使系統(tǒng)的快速性提得很高。如果采用晶體管,
其動態(tài)調節(jié)時間比可控硅快,但允許的電流較小,因此比較適合中、小功率的驅動電路。
- 除了直流進給電機外,FANUC的交流電機也采用PWM控制。交流電機的控制,是通過交流、
直流、交流的原理產生交流電壓去控制交流電機。首先電網的交流電壓經過整流變成直流電壓,供電給逆變器,它把直流磁路,減小低速脈動。這種電機非常適合數控車床和數控齒輪機床的應用。
除此以外,FANUC還開發(fā)了與機床主軸直連的主軸電機,油冷主軸電機。為了簡化變成交流;而逆變器是由PWM控制的,通過PWM電路,變化交流電壓的幅值,
頻率低時,輸出電壓的幅值也低,頻率高時,由于采用PWM的控制,輸出電壓的幅值也高。這樣就達到變頻的同時也改變了電壓。不但進給驅動系統(tǒng)采用這個原理;而且交流主軸電機的調速也是如此。一般頻率為3kHz~10kHz。
- 伺服技術的發(fā)展與電力電子技術的發(fā)展有關,上世紀50年代初使用的功率電子器件為電子管、閘流管,體積大、壽命短、效率低;60年代之后,又相繼出現了晶閘管SCR(可控硅整流器)、功率晶體管GTR、功率場效應管MOSFET、絕緣柵三極管 IGBT、智能功率模塊IPM等。把功率放大、觸發(fā)控制、驅動、保護電路集成在一起。這些器件的出現,大大提高了系統(tǒng)的控制性能及集成度、可靠性,從而縮小了尺寸,降低了成本。 4 控制技術的發(fā)展
- FANUC為了提高伺服裝置的性能和實現數控系統(tǒng)的功能,對控制技術不斷進行改進。其中重要的控制功能為HRV控制。如圖2所示。FANUC的CNC采用交流伺服電機,實際流過繞組的電流為交流電流。這有二種方法可以進行控制:(1)電流控制環(huán)和控制都為AC量;(2)通過坐標變換電流變量為DC量進行控制。現在一般采用后者進行控制。也稱矢量變換控制。矢量控制原理為:交流電機中,轉子由定子繞組感應的電流產生磁場;而定子電流含兩個成份,一個影響激磁磁場,另一個影響電機輸出轉矩。這兩個電流成份在定子耦合在一起,為了使交流電機應用在既需要速度又需要轉矩控制的場合,必須把影響轉矩的電流成份解耦控制,采用磁通向量控制法就可以分離這兩個成份,并進行獨立控制。HRV就是基于后者的控制。由于采用DC控制,它的控制特性不取決于電機的速度(即電流的頻率),從速度控制的觀點出發(fā),這意味著由轉矩指令決定的實際的轉矩與電機的速度無關。交流異步電機雖然價格便宜、結構簡單,早期由于電力電子器件笨重、落后,控制理論陳高精高速加工技術的發(fā)展。
圖2 HRV控制框圖 - HRV 是“高響應矢量”(High Respons Vector)的意義。所謂HRV控制是對交流電機矢量控制從硬件和軟件方面進行優(yōu)化,以實現伺服裝置的高性能化,從而使數控機床的加工達到高速和高精;為了實現高速和高精,進給伺服裝置的HRV主要控制:(1)對輸入指令具有高精高速的響應;減少采樣時間,對電流進行高精度檢測;優(yōu)化軟件設計,對電流和速度進行控制,以加大速度增益和位置增益, 從而提高改善系統(tǒng)的性能;(2)對外部的干擾具有良好的魯棒性;(3)采用高精度編碼器; (4) 設置HRV濾波器,減少機械諧振影響。通過以上措施可使系統(tǒng)的速度增益達到5000%,位置增益達到300/秒。而主軸伺服裝置的HRV主要控制:(1)設置HRV濾波器,減少機械諧振影響,加大速度增益;提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;(2)精調加減速,提高同步性;(3)降低高速時繞組溫升。 5 采用數字伺服的自調諧技術,方便于調試
- 為了使用戶方便調試, 對伺服裝置, FANUC 還設計了“ Servo Guide”軟件工具。它采用自調諧(self tuning)技術通過計算機可自動地把伺服參數進行設定,并顯示運轉的波形,使伺服系統(tǒng)方便、準確、快速