數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,是集機(jī)床、機(jī)、電機(jī)及其拖動、自動控制、檢測等技術(shù)為一身的自動化設(shè)備.其中主軸運(yùn)動是數(shù)控車床的一個(gè)重要,以完成切削任務(wù),其動力約占整臺車床的動力的70%～80%.基本控制是主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止,可自動換檔和無級調(diào)速。在數(shù)控車床中,主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來控制交流主軸電動機(jī)。下面重點(diǎn)介紹下無速度傳感器的矢量控制變頻器：

    1、主軸變頻器的基本選型

    目前較為簡單的一類變頻器是V/F控制(簡稱標(biāo)量控制),它就是一種電壓發(fā)生模式裝置,對調(diào)頻過程中的電壓進(jìn)行給定變化模式調(diào)節(jié),常見的有線性V/F控制(用于恒轉(zhuǎn)矩)和平方V/F控制(用于風(fēng)機(jī)水泵變轉(zhuǎn)矩)。標(biāo)量控制的弱點(diǎn)在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠(需要轉(zhuǎn)矩提升)、速度穩(wěn)定性不好(調(diào)速范圍1:10),因此在車床主軸變頻使用過程中被逐步淘汰,而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。

    所謂矢量控制,最通俗的講,為使鼠籠式異步機(jī)像直流電機(jī)那樣具有優(yōu)秀的運(yùn)行性能及很高的控制性能,通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及其相位,用以維持電機(jī)內(nèi)部的磁通為設(shè)定值,產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩。

    2、無速度傳感器的矢量變頻器

    無速度傳感器的矢量變頻器具有以下特點(diǎn):(1)電機(jī)參數(shù)自動辯識和手動輸進(jìn)相結(jié)合;(2)過載能力強(qiáng),如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s;(3)低頻高輸出轉(zhuǎn)矩,如150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ;(4)各種保護(hù)齊全(通俗地講,就是不輕易炸模塊).

    無速度傳感器的矢量控制變頻器不僅改善了轉(zhuǎn)矩控制的特性,而且改善了針對各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不特定環(huán)境下的速度可控性。在實(shí)驗(yàn)中,同樣將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),前者具有更強(qiáng)的輸出力矩,切削力幾乎與正常頻段(如30Hz或50Hz)相同。

    3、矢量控制中的電機(jī)參數(shù)辨識

    由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來控制電機(jī)的定子電流,因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。從異步電動機(jī)的T型等效電路表示中可以看出,電機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外,還有R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉(zhuǎn)子電阻)、X21(轉(zhuǎn)子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空載電流)。

   4、數(shù)控車床廠主軸變頻矢量控制的功能設(shè)置

   使用在主軸中變頻器的功能設(shè)置分以下幾部分：

  (1) 矢量控制方式的設(shè)定和電機(jī)參數(shù)；

  (2) 開關(guān)量數(shù)字輸進(jìn)和輸出；

  (3) 模擬量輸進(jìn)特性曲線；

  (4) SR速度閉環(huán)參數(shù)設(shè)定。