数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 佳的加速和制动时间特性。另外，双闭环调速系统中速度调节器的输出限幅，也就限定 了电流环中的电流。在电动机启动或制动过程中，电动机转矩和电枢电流急剧增加，达 到限定值，使电动机以最大转矩加速，转速直线上升。当电动机的转速达到甚至超过了 给定值时，速度反馈电压大于速度给定电压，速度调节器的输出低于限幅值时，电流调 节器使电枢电流下降，转矩也随之下降，电动机减速。当电动机的转矩小于负载转矩时 电动机又会加速，直到重新回到速度给定值，因此双闭环直流调速系统对主轴的快速启 停，保持稳定运行等起到了相当重要的作用。另外直流主轴驱动装置一般还具有速度到 达、零速检测等辅助信号输出，并具有速度反馈消失、速度偏差过大、过载及失磁等多 项报警保护措施，以确保系统安全可靠工作。 二、交流主轴速度控制 随着交流调速技术的发展，数控主轴驱动大多采用变频器控制交流主轴电动机。变 频器的控制方式从最初的电压矢量控制到磁通矢量控制，已发展为直接转矩控制：变流 器件由逆变器到脉宽调制(PWM)技术，脉宽调制(PWM技术又从正弦PWM发展优化 PWM技术和随机PWM技术，电流谐波畸变小，电压利用率、效率更高，转矩脉动及 噪声强度大幅度削弱：功率器件由GTO、GTR、IGBT发展到智能模块IPM,开关速度 快、驱动电流小、控制驱动简单、故障率降低，干扰也得到了有效控制，保护功能进 步完善。 (一)6$C650系列交流主轴驱动装置 图4-13为西门子6SC650系列交流主轴驱动装置原理图。 电网端逆变器 控制调节器 负载端逆变器交流主轴电动 编码器 3~380VH M 3 速度设定 闭环转速和扭矩控制 转矩设定 磁场计算器 转速实际值 图413西门子6SC650系列交流主轴驱动装置原理图 6SC650系列交流主轴驱动装置由晶体管脉宽调制变频器、PH系列交流主轴电动 机、编码器组成。可实现主轴的自动变速、主轴定位控制和主轴C轴的进给。其中，电 网端逆变器采用三相全控桥式变流电路，既可工作在整流方式，向中间电路直接供电， 也可工作于逆变方式，实现能量回馈。 控制调节器可将整流电压从535V提高到(575V~575V×2%),提供足够的恒定磁 兰州交通大学机电工程学院 12数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 12 佳的加速和制动时间特性。另外，双闭环调速系统中速度调节器的输出限幅，也就限定 了电流环中的电流。在电动机启动或制动过程中，电动机转矩和电枢电流急剧增加，达 到限定值，使电动机以最大转矩加速，转速直线上升。当电动机的转速达到甚至超过了 给定值时，速度反馈电压大于速度给定电压，速度调节器的输出低于限幅值时，电流调 节器使电枢电流下降，转矩也随之下降，电动机减速。当电动机的转矩小于负载转矩时， 电动机又会加速，直到重新回到速度给定值，因此双闭环直流调速系统对主轴的快速启 停，保持稳定运行等起到了相当重要的作用。另外直流主轴驱动装置一般还具有速度到 达、零速检测等辅助信号输出，并具有速度反馈消失、速度偏差过大、过载及失磁等多 项报警保护措施，以确保系统安全可靠工作。 二、交流主轴速度控制 随着交流调速技术的发展，数控主轴驱动大多采用变频器控制交流主轴电动机。变 频器的控制方式从最初的电压矢量控制到磁通矢量控制，已发展为直接转矩控制；变流 器件由逆变器到脉宽调制(PWM)技术，脉宽调制(PWM)技术又从正弦 PWM 发展优化 PWM 技术和随机 PWM 技术，电流谐波畸变小，电压利用率、效率更高，转矩脉动及 噪声强度大幅度削弱；功率器件由 GTO、GTR、IGBT 发展到智能模块 IPM，开关速度 快、驱动电流小、控制驱动简单、故障率降低，干扰也得到了有效控制，保护功能进一 步完善。 (一) 6SC650 系列交流主轴驱动装置 图 4-13 为西门子 6SC650 系列交流主轴驱动装置原理图。 图 4-13 西门子 6SC650 系列交流主轴驱动装置原理图 6SC650 系列交流主轴驱动装置由晶体管脉宽调制变频器、IPH 系列交流主轴电动 机、编码器组成。可实现主轴的自动变速、主轴定位控制和主轴 C 轴的进给。其中，电 网端逆变器采用三相全控桥式变流电路，既可工作在整流方式，向中间电路直接供电， 也可工作于逆变方式，实现能量回馈。 控制调节器可将整流电压从 535V 提高到(575V~575V×2％)，提供足够的恒定磁