交流伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)工作原理
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圖1 交流伺服主軸驅(qū)動單元的原理框圖 [/center]
交流伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)由主軸驅(qū)動單元、主軸電動機和檢測主軸速度與位置的旋轉(zhuǎn)編碼器3部分組成，主要完成閉環(huán)速度控制，但當(dāng)主軸準(zhǔn)停時則完成閉環(huán)位置控制。由于數(shù)控機床的主軸驅(qū)動功率較大，所以主軸電動機采用鼠籠式感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)形式，旋轉(zhuǎn)編碼器可以在主軸外安裝，也可以與主軸電動機做成一個整體，主軸驅(qū)動單元的閉環(huán)控制、矢量運算均由內(nèi)部的高速信號處理器及控制系統(tǒng)實現(xiàn)，其原理框圖如圖1所示。圖中CNC系統(tǒng)向主軸驅(qū)動單元發(fā)出速度指令驅(qū)動單元將該指令與旋轉(zhuǎn)編碼器測出的實際速度相比較，經(jīng)數(shù)字化的速度調(diào)節(jié)器和磁鏈函數(shù)發(fā)生器運算，得到轉(zhuǎn)子當(dāng)前的希望力矩與希望磁鏈?zhǔn)噶吭俜謩e與實際力矩、磁鏈運算結(jié)果相比較，且經(jīng)過力矩、磁鏈調(diào)節(jié)器運算得到等效直流電動機(兩相旋轉(zhuǎn)軸系)的轉(zhuǎn)矩電流分量和勵磁電流分量換進入兩相靜止軸系，最后經(jīng)2/3矢量變換進入三相靜止軸系，得到變頻裝置的三相定子電流希望值，通過控制SPWM驅(qū)動器及IGBT變頻主回路使負(fù)載三相電流跟隨希望值，就可以完成主軸的速度閉環(huán)控制。
三菱主軸驅(qū)動單元采用電流型矢量控制方式，以高速數(shù)字信號處理器DSP為核心，以大規(guī)模專用集成電路、高速功率模塊作為實現(xiàn)電路，使驅(qū)動單元具有體積小、重量輕、運算速度高、位置控制定向時間短、易于高速準(zhǔn)停等諸多優(yōu)點。該驅(qū)動單元能接受數(shù)字速度給定，也能接受模擬速度給定，具備過流、過壓、過載、欠壓、過熱、過速等多項保護的監(jiān)控和診斷功能，具有通訊功能，準(zhǔn)停參數(shù)及運行參數(shù)設(shè)置既可以通過PC機預(yù)置也可以手動輸入，設(shè)計緊湊，使用方便。該主軸驅(qū)動器在準(zhǔn)停定位時，實際上并不接受CNC的速度命令，僅僅按照預(yù)設(shè)的準(zhǔn)停位置、準(zhǔn)停速度等參數(shù)完成閉環(huán)位置控制。
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