数控回转刀架直驱力矩电机驱动系统设计.pdfVIP

学兔兔 数控回转刀架直驱力矩电机驱动系统设计 DesignofnumericaIcontroIturretdirectdrivetorquemotordrive system 杜 迪，童 亮，姚尚明，刘 尚 DU Di，TONG Liang，YAO Shang．ming，LIUShang (北京信息科技大学 机电工程学院，北京 100081) 摘 要 ：对机床数控回转刀架用直驱力矩电机驱动系统的软硬件设计进行了研究。直驱永磁同步电 机 (PMSM)采用矢量控制策略，在MATLAB／simu¨nk环境下建立基于icl=O控制策略的位 置、转速和电流三闭环永磁同步电机调速系统的仿真模型，并进行仿真实验分析。以刀塔用 0．75KW的三相永磁同步直驱力矩电机为研究对象，设计了基于位置传感器矢量控制算法的直 驱力矩电机驱动器，通过硬件测试和软硬件整合完成直驱力矩电机驱动器样机的设计。测试 结果证明该直驱力矩电机驱动系统软硬件设计合理，并且具有良好的动态性能，能够满足系 统的设计要求。 关键词：直驱力矩电机；矢量控制；驱动器；性能测试 中图分类号；TM359．6 文献标识码：A 文章编号：1009—0134(2Ol5)12(下)一0116—05 Doi：10．3969I／J．1ssn．1009-0134．2015．24．35 0 引言 在结构方面，电机与运动部件实现无传动环节的回 在传统的驱动系统中，电机和负载之 间连接着减 转运动，相 比于传统的力矩 电机节省了传动机构，很大 速器或齿轮箱等传动机构进行伺服控制，此种方式增加 程度上缩减了总体尺寸，节省了数控机床空间。在控制 了系统的损耗 ，影响控制精度，而且增加 了安装维护成 方面，该回转刀架集成了运动机构、电机、运动控制三 本Ⅲ。作为直驱技术的一个应用，直驱力矩 电机能够克 项技术，在控制系统设计时，综合平衡和优化了直驱力 服上述缺点，具有控制精度高、运行效率高、机械结构 矩 电机的设计，相 比于机械传动刀架具有更高的控制精 简单、免维护、可靠性高、过载能力强、使用寿命长等 度和更快的响应速度 。该刀塔用直驱力矩 电机参数如表 优势。在直驱式力矩伺服系统中，永磁同步力矩电机正 1所示 。 逐步取代直流力矩 电机和异步力矩电机，表现出优越的 表1 直驱力矩电机结构参数 控制性能和更加广阔的应用前景。 电机参数 参数值 单【位】 额定功率 (PN) 0．75KW 1 直驱力矩电机数学模型及矢量控制 相数 (m) 3 1．1机床用数控回转刀架直驱力矩电机 额定线电压 (UN1) 220V 额定频率 (f) 33Hz 伺服电机驱动系统的