直流電動機可以采用調(diào)壓、調(diào)磁和改變電樞電路電阻的方法調(diào)速，但由于改變電樞電路電阻調(diào)速得到的機械特性較軟，所以在數(shù)控機床上很少采用，而采用調(diào)壓和調(diào)磁兩種方法相結(jié)合的方法，不僅可以獲得很寬的調(diào)速范圍，還能充分利用電動機的容量。在數(shù)控機床的主軸驅(qū)動中，直流主軸電動機速度控制通常采用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)和晶體管脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速系統(tǒng)。
一、調(diào)磁調(diào)速電路
主軸電動機功率通常較大，且要求恒功率調(diào)速范圍盡可能大，所以一般采用他勵電動機，勵磁繞組與電樞繞組相互獨立，由單獨的可調(diào)直流電源供電。
勵磁控制電路的電流給定、電壓電樞反饋、勵磁電流反饋三組信號經(jīng)比較之后輸入PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過電壓/相位轉(zhuǎn)換器，控制晶閘管觸發(fā)脈沖的相位，調(diào)節(jié)勵磁繞組的電流大小，實現(xiàn)電動機的恒功率弱磁調(diào)速。
二、調(diào)壓調(diào)速電路
調(diào)壓調(diào)速電路類似于直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)，也是由速度外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成的雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)，具有良好的靜態(tài)和動態(tài)指標(biāo)，可 大限度地利用電動機的過載能力，使過渡過程 短。其通過控制直流主軸電動機的電樞電壓實現(xiàn)變速。
三、主電路及其工作原理
數(shù)控機床加工零件時，要求主軸正反轉(zhuǎn)切削功率要盡可能大，停止和改變轉(zhuǎn)向要迅速。主軸直流電動機驅(qū)動裝置采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。主電路如圖1所示。
每組按三相橋式連接形成變流器橋，兩組變流橋為反極性并聯(lián)，由一個交流電源供電。反極性并聯(lián)電路能實現(xiàn)電動機正反向的電動和回饋發(fā)電制動。為保證在任何時間內(nèi)只允許一組橋路工作，另一橋路阻斷，采用邏輯控制電路。
當(dāng)電動機正向運動時，VT1管工作在整流狀態(tài)，提供正向直流電流；電動機反向運動時，VT2管工作在整流狀態(tài)，并提供反向直流電流，實現(xiàn)電動機在 一、三象限的起動、升降速度控制。
當(dāng)電動機從正向運動狀態(tài)要轉(zhuǎn)到反向電動狀態(tài)時，速度指令從正變負(fù)，VT1管進(jìn)入逆變狀態(tài)，這時電動機電樞電路中的電感儲能維持電流方向不變，電動機仍處于電動狀態(tài)，但電樞電流已逐漸減小。當(dāng)電樞電流減小到零后，必須使VT1管和VT2管都處于封鎖狀態(tài)，這時電動機在慣性作用下能自由轉(zhuǎn)動。經(jīng)過安全延時后，VT2管進(jìn)入有源逆變狀態(tài)，電動機工作在回饋發(fā)電制動狀態(tài)，將機械能送回電網(wǎng)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到零后，VT2管進(jìn)入整流狀態(tài)，電動機反向起動，從而完成了從 一象限到第三象限的工作轉(zhuǎn)換。
只要使VT1管和VT2管的控制相反，就實現(xiàn)了電動機從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換過程。
四、主電路控制要求
為保證在任何時間內(nèi)只允許一組橋路工作，另一組橋路阻斷，采用邏輯控制電路。利用邏輯控制電路可檢測電樞電路的電流是否達(dá)到零值，并判斷出旋轉(zhuǎn)方向，提供VT1管和VT2管的允許開通信號，使一組晶閘管在工作時，另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖被封鎖，從而切斷正反兩組晶閘管之間可能出現(xiàn)的電流通路。為此，邏輯電路必須滿足以下條件：
（一）每個時刻只準(zhǔn)向一組晶閘管提供觸發(fā)信號。
（二）只有當(dāng)工作的那一組晶閘管電流為零后，才能撤銷觸發(fā)信號，以防止當(dāng)晶閘管逆變時，電流沒有為零，撤銷觸發(fā)信號造成逆變顛覆而出現(xiàn)故障。
?。ㄈ┲挥挟?dāng)工作的那一組晶閘管完全關(guān)斷后，才可以向另一組晶閘管提供觸發(fā)信號，以防止出現(xiàn)大的環(huán)流。
?。ㄋ模┤魏我唤M晶閘管導(dǎo)通時，要防止其輸出電壓與電動機繞組產(chǎn)生的電動勢方向一致，導(dǎo)致電流過大。
本文轉(zhuǎn)自論文網(wǎng)
蘇公網(wǎng)安備 32021402001542號
