交流主轴驱动系统

与交流伺服驱动一样，交流主轴驱动系统也有模拟和数字式两种型式，交流主轴驱动系统与直流主轴驱动系统相比，具有如下特点：   1)由于驱动系统必须采用微处理器和现代控制理论进行控制，因此其运行平稳、振动和噪声小。      2)驱动系统一般都具有再生制动功能，在制动时，既可将电动机能量反馈回电网，起到节能的效果，又可以加快起制动速度。 3)特别是对于全数字式主轴驱动系统，驱动器可直接使用CNC的数字量输出信号进行控制，不要经过D/A转换，转速控制精度得到了提高。 4)与数字式交流伺服驱动一样，在数字式主轴驱动系统中，还可采用参数设定方法对系统进行静态调整与动态优化，系统设定灵活、调整准确。 5)由于交流主轴电动机无换向器，主轴电动机通常不需要进行维修。 6)主轴电动机转速的提高不受换向器的限制，最高转速通常比直流主轴电动机更高，可达到数万转。交流主轴驱动系统的原理如图7-3所示。其工作过程如下：
由CNC来的转速给定指令1在比较器中与测速反馈信号2比较后产生转速误差信号，这一转速误差经比例积分调节器3放大后，作为转矩给定指令电压输出。   转矩给定指令经绝对值回路4将转矩给定指令电压转化为单极性信号。然后经函数发生器6、V/F转换器7，转换为转矩给定脉冲信号。   转矩给定脉冲信号在微处理器8中与四倍频回路17输出的速度反馈脉冲进行运算。同时，预先存储在微处理器ROM中的信息给出幅值和相位信号，分别送到DA振幅器10和DA强励磁9。 DA振幅器用于产生与转矩指令相对应的电动机定子电流的幅值，而DA励磁强化回路用于控制增加定子电流的幅值。两者输出经乘法器11处理后，形成定子电流的幅值给定。另一方面，从微处理器输出的U、V相位信号sinθ和sin(θ－120o)分别送到U相和V相的电流指令回路12，并在电流指令回路中与幅值给定相乘后产生U相和V相的电流给定指令。电流给定指令与电流反馈信号比较之后的误差，经放大送到PWM控制回路14，变成固定频率的脉宽调制信号，其中，W相信号由Iu、Iv人两信号合成产生。   上述脉宽调制信号经PWM转换器15，最终控制电动机的三相电流。作为检测器件的脉冲编码器产生每转固定的脉冲。这一脉冲经四倍频回路17进行倍频后，经F/V转换器19转换为电压信号，提供速度反馈电压。由于低速时，F/V转换器的线性度较差，速度反馈信号一般还需要在微分电路18和同步整流电路20中作相应的处理。   交流主轴驱动中采用的主轴定向准停控制方式与直流驱动系统相同。

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