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通用型调换变频调快器的伺服性能及行使

发表日期:2020-01-12

  变频调速体例正在诸如调速周围、驱动材干、调速精度、动态反响、输出机能、运转效果及行使轻易性等方面有了很大的升高。目前,电机固有的益处,更合用于直流调速体例无法相比的局势,如高速化、大容量的旋希望械。相易变频器已正在钢铁、冶金、矿山、石油、化工、医药、纺织、呆板、电力、轻工、筑材、造纸、印刷等古代工业的改造和兴盛中取得了平常利用,博得了伟大的经济效益和社会效益[1-4]。

  然而,跟着工业局势中临盆工艺的不绝改良和升级,对通用变频器的成效和机能也提出了更高的央求,加倍是极少需求定向、定位的局势,行使伺服体例实行职掌本钱较高,于是通用变频器计划相应的简陋伺服成效成为需要的需求。简陋伺服成效正在通用变频身手的条件下,看待职掌举措内部的电流环和速率环,都实行了比通常变频更精准的职掌身手和算法运算,正在成效上也比通用变频器壮大许多,最紧要是扩充了地方环,能够实行精准的地方职掌,通过给定的脉冲序列来职掌速率和地方。

  以电主轴的职掌为例,电主轴是数控机床的要紧部件,古代机床主轴是通过传动装配带头主轴转动而处事的,而电主轴的紧要特色是将电动机置于主轴内部,通过驱动电源直接驱动主轴实行处事,告竣了电动机、主轴的一体化成效,实行切削加工,拥有机闭紧凑、效果高、噪声低、振动幼、精度高、运转稳定、袭击幼等特色,或许使主轴轴承寿命取得耽误。行使通用变频器的伺服成效,可竣工动态高精度同步跟踪、分度、准停及零速锁定等成效,其优异的机能、厚实的成效所有或许餍足数控加工中央主轴职掌的工艺和精度央求。通常来说,对地方,速率和力矩的职掌精度央求比力高的局势,都能够采用通用变频器的简陋伺服成效,如机床、印刷筑造、包装筑造、纺织筑造、激光加工筑造、呆板人、电子、造药、金融机具、然则,通用变频器的简陋伺服成效与专用伺服驱动器比拟,正在机能和成效方面尚有必然的差异,于是通用变频器的伺服成效平淡利用于极少看待伺服机能央求不高的局势,而极少高端利用则需求行使专用伺服驱动器。

  变频器的职掌对象是感触电机,它可分为通用型与专用型两类。通用型变频器便是人们闲居说的变频器,只消容量答应,它对感触电机的临盆厂家、电气参数准绳上无央求。简陋伺服变频器紧要利用于数控机床的主轴职掌,如此的变频器需求配套特意的主轴电机,也能够用于对定位、调速机能有较高央求的其它职掌体例[10]。

  通用变频器是用于普遍感触电机的调速职掌的职掌器,它能够用于差异临盆厂家、差异电气参数的感触电机职掌。从体例职掌的角度看,设置职掌对象的数学模子是告竣精准职掌的条件条款,它直接决计了体例的职掌机能。因为变频器是一种通用职掌装配,其职掌对象为来自差异厂家临盆、差异电气参数的感触电机,倚赖目前的身手水准,还不行做到通过职掌器自己来精准测试、识别苟且职掌对象的各样身手参数,于是,变频器正在计划时需求实行豪爽的简化与近似经管,它的调速周围较幼。

  跟着身手的兴盛,进步的矢量职掌变频器通常计划有主动调剂(自练习)成效,它可通过主动调剂操作来主动测试极少一定的、纯洁的电机参数,可正在必然周围内升高模子的正确性,其机能与早期的V/f职掌变频器比拟,仍旧有了很大的升高。

  简陋伺服变频器是一种专用变频器,平淡与专用相易主轴电机配套,用于金属切削数控机床的主轴等大周围、高精度调速。告竣感触电机的大周围、高精度变频调速职掌的条件是设置精准的职掌对象数学模子,于是,变频器正在计划时就必需预知职掌对象的参数,并对此实行特意的职掌,它只可通过特定的感触电机和专用变频器才华告竣。

  简陋伺服变频器的职掌对象是驱动器临盆厂家特意计划的相易感触电机,这种电机历程正经的测试与实习,其电气参数特别亲密。简陋伺服变频器采用的是闭环矢量职掌身手,它不单调速机能大大优于通用变频器职掌普遍感触电机的体例,况且还或许告竣较为正确的转矩与地方职掌。简陋伺服变频器的调速机能好、临盆本钱高,但它通常需求与筹算机数控体例(CNC)配套行使,且差异公司产物机能、行使等方面的差异较大,其专用性较强。

  伺服驱动器是用于相易电机(相易伺服电机)地方、速率职掌的装配,它需求告竣高精度地方职掌、大周围的恒转矩调速和转矩的精准职掌,其调速央求比变频器、简陋伺服变频器等相易调速体例更高,于是,必需行使驱动器临盆厂家特意临盆、配套供应的专用伺服电机。

  依照行使局势和职掌体例央求的差异,伺服驱动器可分为通用型和专用型两类。通用型伺服驱动器是指自己带有闭环地方职掌成效,可独立用于闭环地方职掌或速率、转矩职掌的伺服驱动器;专用型伺服驱动器是指必需与上司地方职掌器(如CNC)配套行使,不行独立于闭环地方职掌或速率、转矩职掌的伺服驱动器。

  固然通用变频器与伺服驱动器比拟,正在机能和成效方面尚有必然的差异,然则,通过将通用变频器表扩地方职掌板,或进一步升级成效,能够使其正在不影响通用变频器成效的同时,拥有“简陋伺服”成效,紧要利用正在极少对定位央求不正经的局势。变频器扩展伺服成效的方法能够总结为如下2种:

  计划一:将带PG矢量职掌成效的通用变频器表扩地方职掌板,使其拥有定位成效。比方,北京某公司曾基于艾默生TD3000为职掌中枢,拓荒出了与TD3000相完婚的地方职掌板,机闭图如图1所示。该计划告竣纯洁,正在国内曾有较多利用,然则,地方职掌精度看待通用变频器的依赖性强、地方职掌板与通用变频器软硬件完婚性欠好等来因,跟着伺服驱动器的兴盛,目前该方法已较少行使。

  计划二:正在坚持通用变频器机能和成效的根蒂上,通过对硬件和软件实行升级,告竣地方职掌,该计划有2种告竣方法:

  正在职掌方法上扩充零伺服地方环,能够告竣电机对初始地方的回顾。以蓝海华腾V6-H系列变频器为例,零伺服成效框图如图2所示。看待异步电机,正在零伺服下令有用时,当频率指令为零,且电机速率幼于零伺服阈值,地方职掌环道便参加处事。此时的电机地方被回顾,对电机施加负载或开释负载后,电机最终会坚持正在已回顾的地方上。零伺服的地方职掌精度和动态反响,可通过地方环的比例增益、积分韶华实行调剂。

  与方法a比拟,地方职掌成效除了能告竣零伺服成效表,还能告竣主轴定位,能够利用于中、低端数控机床等局势。以深圳四方电气身手有限公司临盆的A510系列闭环矢量变频器为例,职掌对象为专用相易主轴电机,它的主轴职掌与分度定位职掌能够告竣简陋伺服成效,紧要用于电液伺服、机床伺服主轴职掌等大周围、高精度调速。

  调速体例不单要餍足处事呆板稳态运转时对转速调理与速率精度的央求,况且还应拥有神速、安定的动态反响特质,于是,除功率因数、效果等旧例经济目标表,量度相易调速体例身手机能的紧要目标有调速周围、调速精度、速率反响、过载材干等方面。

  调速周围是量度体例速率调理材干的目标。调速周围通常以体例正在必然的负载下,现实可到达的最低转速与最高转速之比(如1:100)或直接以最高转速与最低转速的比值(如D=100)来暗示。通用变频器、简陋伺服变频器、伺服驱动器的调速周围如表1所示。通常而言,正在同样的职掌方法下,采用闭环职掌的调速精度是开环职掌1/10支配。通用变频器、简陋伺服变频器、伺服驱动器的调速精度如表1所示。

  速率反响指负载惯量与电机惯量相当的环境下,当速率指令以正弦波地势给按时,输出能够所有跟踪给定改变的正弦指令频率值。速率反响是量度相易调速体例动态神速性的身手目标,也是差异地势的相易调速体例存正在的紧要机能差异。通用变频器、简陋伺服变频器、伺服驱动器的速率反响如表1所示。

  通用变频器合用周围广,可职掌的电机功率正在三类产物中为最大,目前已可达1000kW;简陋伺服变频器多用于数控机床的主轴职掌,依照现实需求,功率周围通常正在100kW以下;而相易伺服则多用于高速、高精度地方职掌,电机的功率周围通常正在15kW以下。

  过载材干是由“过载倍数”和“过载周期”两个目标决计的。所谓的过载倍数是指额定负载的百分比,过载周期是指过载倍数的通断周期,过载材干是体例功率器件硬件决计的,与散热面积、过载倍数的答应条款等参数相闭。通用变频器、简陋伺服变频器、相易伺服的过载机能有较大差异,平淡而言,三者能够担当的短时过载材干按次为100% ~ 150%、150% ~ 200%、200% ~ 350%。

  起动转矩能够反应变频器的起动材干和神速反响材干,看待带码盘的体例而言,通用变频器、简陋伺服变频器、相易伺服的起动材干也有较大差异,平淡而言,三者的起动材干按次为150%/0 rpm、150%~200%/0 rpm、200% ~ 350%/0 rpm。

  目前商场上种种相易调速装配的产物浩瀚,因为职掌方法、电机机闭、临盆本钱与行使央求的差异,调速机能的差异较大,表1为通常环境下通用变频器、简陋伺服变频器、相易伺服的身手机能比拟表。

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