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直流伺服驅動系統

發布時間: 2017-06-05 16:15   841 次瀏覽
  在早期的數控系統上,直流伺服系統一般都采用SCR速度控制系統,到了20世紀80年代中期,開始逐步被硎速度控制系統所代替。直流伺服電動機一般都采用以鐵氧體作為永磁材料的“永磁式直流伺服電動機”。普通車床伺服電動機的電樞部分與普通直流電動機相似,通常按其轉子慣量的大小將其分為大慣量電動機、中慣量電動機及小慣量電動機3種。
  1.SCR速度控制系統
  SCR速度控制系統的主回路有多種形式,如:單相半控橋式整流、單相全控橋式整流、三相半波整流、三相半控橋式整流、三相全控橋式整流等。普通車床單相半控橋式整流及單相全控橋式整流,雖然電路簡單,但由于其輸出波形較差,調速范圍有限,因此在伺服驅動系統中較少使用。普通車床根據數控機床的控制要求,對于直流伺服驅動,速度控制單元的主回路一般都采用三相全控橋式整流電路。
  SCR速度控制系統又有“無環流”和“有環流可逆”系統之分。普通車床“有環流可逆”系統具有反應迅速的優點,但其線路較復雜;普通車床而無流環可逆系統雖線路簡單,卻存在換向死區。普通車床為了提高快速性與精度,數控機床用的伺服驅動系統一般都采用圖5-2所示的“邏輯無環流可逆系統”,這是一種既有速度環又有電流環的雙環自動控制系統。
  從圖5 2的框圖可見,該系統具有如下特點:
  ”速度指令電壓和速度反饋電壓在經過“阻容濾波”之后,進入比較器進行比較放大,從而得到速度誤差信號。
  2)為了獲得滿意的靜態和動態的調速特性,合理地解決速度調節系統的穩定性與
精度之間的矛盾,速度調節器通常采用PI調節器。速度誤差信號經過比例一積分環節(PI調節器),產生電流給定信號,輸出到電流調節器,作為電流給定。
  3)為了減少晶閘管電路的死區,電流調節器的輸入端又引入了“顫動偏置”和“顫動偏移”拄制信號,使伺服電動機在靜止狀態時呈“顫動”狀態,從而提高了系統的靈敏度。
  4)速度調節器輸出的電流給定值與“顫動信號”以及電流反饋值一起輸入電流調節器。普通車床為了加快電流環的響應速度,縮短系統起動過程,并減少低速輕載時由于電流斷續對系統穩定性的影響,提高系統的穩定性,電流調節器通常使用比例調節器。
  5)電流調節器的輸出信號經過由同步電路、移相控制電路組成的移相觸發環節,控制品閘管整流橋的導通角,達到調速的目的。
  系統的自動調節原理如下:
  1)當系統的速度指令電壓增大時,由于實際速度反饋信號不變,使速度誤差信號增加,速度調節器的輸出電壓也隨之加大,使觸發器的觸發脈沖前移,整流輸出電壓提高,電動機轉速也隨之上升。隨著電動機轉速的增加,測速發電機輸出電壓也逐漸增加,當它等于或接近于給定值時,系統達到新的平衡點,電動機就按要求的轉速穩定旋轉。
  2)當系統受到外界干擾,例如:負載突然增加時,電動機輸出轉速就下降,涮速發電機的輸出電壓隨之下降,使速度調節器的速度誤差增大,速度調節器的輸出電壓增加,觸發脈沖前移,晶閘管整流器的輸出電壓升高,使電動機轉速上升并恢復到外界干擾前的轉移值。
  3)當電阿電壓突然降低時,整流器的輸出電壓也隨之降低。在電動機轉速由于慣
性的原因尚未變化之前,首先引起主回路電流減小。普通車床在此同時,反映主回路電流的電流反饋信號也隨之減小,使電流調節器輸出增加,觸發脈沖前移,叉使整流器輸出電壓恢復到原來的值,因而抑制了主回路電流的變化。
  總之,具有速度外環、電流內環的雙環調速系統具有良好的靜態和動態指標,它可****限度地利用電動機的過載能力,使過渡過程**短。
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