数控机床控制技术基础第四章驱动电机与驱动装置.pptVIP

驱动电机与驱动装置 脚号 记号 名称 意义 CN2-18 相信号（输出） 编码器脉冲输出（线驱动方式） CN2-5 相信号（输出） CN2-17 相信号（输出） CN2-4 相信号（输出） CN2-16 相信号（输出） CN2-3 相信号（输出） CN2-6 信号公共端 CN2-14 接地端子 用于屏蔽线接地 CN2-24 驱动使能（输入） 接+24V，允许电动机运行 CN2-13 伺服准备好公共端 集电极开路输出 CN2-12 伺服准备好（输出） 正常时，输出三极管射极、集电极导通 CN2-15 +5V +5V电源 调试用，用户不能使用 表4-10 信号连接器各脚号的意义（Ⅰ、Ⅱ轴相同）(二） 驱动电机与驱动装置 脚号 记号 名称 编码器侧连接器端子 CN3-1 Z相信号 C CN3-2 相信号 I CN3-3 B相信号 B CN3-4 相信号 H CN3-5 A相信号 A CN3-6 相信号 J CN3-7 GND 信号公共端 F CN3-8 +5V +5V电源 D CN3-9 E 接线端子、接屏蔽线G 表4-11 编码器连接端子 驱动电机与驱动装置 此外，应注意CN2中编码器脉冲的输出信号是供控制器进行位置监测使用的信号。 一些厂家的交流伺服驱动器（如Panasonic的全数字式交流伺服驱动器）还带有RS-232C串行接口，通过该接口可将计算机与交流伺服驱动器相联，并且由计算机对交流伺服驱动器进行控制和操作。用户可以通过计算机对所联的交流伺服驱动器进行参数设置和修改，也可以通过计算机的CRT来监视交流伺服驱动器的工作状况。计算机控制系统的构成如图4-59所示。 驱动电机与驱动装置 图4-59 交流伺服电动机计算机控制系统 驱动电机与驱动装置 4.6.2.2 SPWM脉宽调制 SPWM变频器属于交—直—交静止变频装置，它将50HZ交流电经变压器得到所需要电压后，经二极管不可控整流和电容滤波，形成恒定直流电压，再送入6个大功率晶体管构成的逆变器主电路，输出三相频率和电压均可调整的等效于正弦波的脉宽调制波（SPWM波），即可拖动三相异步电动机运转。 SPWM变频器不受负载大小的影响，系统动态响应快，输出波形好，使电动机可在近似正弦波的交变电压下运行，脉动转矩小，扩展了调速范围，提高了调速性能，因此在数控机床的交流驱动中得到了广泛应用。 驱动电机与驱动装置 （1）一相SPWM调制波的产生 在直流电动机PWM调速系统中，PWM输出电压是由三角波载波调制直流电压得到的。同理，在交流SPWM中，输出电压是由三角波载波调制的正弦电压得到，如图4-49所示。三角波和正弦波的频率比通常为15～168或更高。SPWM的输出电压U0是一个幅值相等，宽度不等的方波信号。其各脉冲的面积与正弦波下的面积成比例，所以脉宽基本上按正弦分布，其基波是等效正弦波。用这个输出脉冲信号经功率放大后作为交流伺服电动机的相电压（电流）。改变正弦基波的频率就可改变电机相电压（电流）的频率，实现调频调速的目的。 驱动电机与驱动装置 驱动电机与驱动装置 在调制过程中可以是双极调制（如图4-49中的调制是双极性调制），也可以是单极调制（如图4-50是单极性SPWM调制波）。在双极性调制过程中同时得到正负完整的输出SPWM波（图4-49）。当控制电压U1高于三角波电压Ut时，比较器输出电压为“高”电平，否则输出“低”电平。只要正弦控制波U1的最大值低于三角波的幅值，调制结果必然形成图中左边输出（U0）的等幅不等宽的SPWM脉宽调制波。双极性调制能同时调制出正半波和负半波。而单极调制只能调制出正半波或负半波，再把调制波倒相得到另外半波形，然后相加得到一个完整的SPWM波。 驱动电机与驱动装置 驱动电机与驱动装置 在图4-49中，比较器输出的“高”电平和“低”电平控制图4-52中功率开关管的基极，即控制它的通和断两种状态。双极式控制时，功率管同一桥臂上下两个开关器件交替通断，处于互补工作方式。在图4-49中我们看到输出脉冲的最大值为US/2，最小值是－US/2，以图4-52中A相为例，当处于最大值时VT4导通。B和C相同理。 可以证明，由输入正弦控制信号和三角波调制所得脉冲波的基波是和输入正弦波等同的正弦输出信号。这种SPWM调制波能够有效地抑制高次谐波电压。 驱动电机与驱动装置 （2）三相SPWM波的调制 在三相SPWM调制中，三角调制波是共用的（图4-51），而每一相有一个输入正弦信号和一个SPWM调制器。输入的ua、ub、uc信号是相位相差120°的正弦交流信号，其幅值和频率都是可调的。用来改变输出的等效正弦波的幅值和频率，以得到