05变频器工作原理.ppt

2020年1月26日2时54分 变频器工作原理和连接 顾涛gut 2020年1月26日2时54分 数控机床主传动系统是用来实现机床主运动的 它将主电动机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的切削力矩和切削速度 为适应各种不同的加工及各种不同的加工方法 数控机床的主传动系统应具有较大的调速范围 以保证加工时能选用合理的切削用量 同时主传动系统还需要有较高精度及刚度并尽可能降低噪声 从而获得最佳的生产率 加工精度和表面质量 2020年1月26日2时54分 一 数控机床对主轴控制的要求 随着数控技术的不断发展 传统的主轴驱动 采用三相异步电动机加上多级变速箱的结构 已不能满足要求 现代数控机床对主传动提出了更高的要求 1 数控机床主传动要有较宽的调速范围 特别对多道工序自动换刀的数控机床 为适应各种刀具 工序和各种材料的要求 对主轴的调速范围要求更高 2 数控机床主轴的变速是依指令自动进行的 要求能在较宽的转速范围内进行无级调速 并减少中间传递环节 简化主轴箱 2020年1月26日2时54分 3 要求主轴在整个范围内均能提供切削所需功率 并尽可能在全速度范围内提供主轴电动机的最大功率 即恒功率范围要宽 由于主轴电动机与驱动的限制 其在低速段均为恒转矩输出 为满足数控机床低速强力切削的需要常采用分段无级调速的方法 即在低速段采用机械减速装置 以提高输出转矩 4 要求主轴在正 反向转动时均可进行自动加减速控制 即要求具有四象限驱动能力 并且加减速时间短 5 为满足加工中心自动换刀 ATC 以及某些加工工艺的需要 要求主轴具有高精度的准停控制 6 在车削中心上 还要求主轴具有旋转进给轴 C轴 的控制功能 2020年1月26日2时54分 2020年1月26日2时54分 2020年1月26日2时54分 交流 直流 电气拖动系统 中间传动机构 交流电源输入 终端机械 交流电机 直流调速装置 直流输出 皮带轮 齿轮箱等 风机 泵等 直流电机 交流调速装置 交流输出 执行机构 变频器 2020年1月26日2时54分 二 主轴电动机的特点 交流主轴电动机绝大部分采用异步电动机的结构形式 这是因为 一方面受永磁体的限制 当电动机容量做得很大时 电动机成本会很高 对数控机床来讲无法接受采用 另一方面 数控机床的主轴传动系统不必像进给伺服系统那样要求如此高的性能 采用成本低的异步电动机进行矢量闭环控制 完全可满足数控机床主轴的要求 但对交流主轴电动机性能要求又与普通异步电动机不同 要求交流主轴电动机的输出特性曲线 输出功率与转速关系 是在基本速度以下时为恒转矩区域 而在基本速度以上时为恒功率区域 2020年1月26日2时54分 改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率 电机将被烧坏 特别是当频率降低时 该问题就非常突出 为了防止电机烧毁事故的发生 变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压 交流异步电机的机械特性公式 n 60f p 1 s n 电机转速f 给电机供电的交流电频率p 电机极对数s 转差率 T 电机力矩 N 速度 n0 异步机机械特性 2020年1月26日2时54分 为满足数控机床对主轴驱动的要求 主轴电动机必须具备下列功能特点 1 输出功率大2 在整个调速范围内速度稳定 且恒功率范围宽 3 在断续负载下电动机转速波动小 过载能力强 4 加速时间短 5 电动机温升低 6 振动 噪声小 7 电动机可靠性高 寿命长 易维护 8 体积小 质量轻 2020年1月26日2时54分 三 变频器工作原理 变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向 而作为变频调速系统的核心 变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素 除了变频器本身制造工艺的 先天 条件外 对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的 2020年1月26日2时54分 变频器简介 变频器变频器是交流电气传动系统的一种 是将交流工频电源转换成电压 频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置 英文简称VVVF VariableVoltageVariableFrequency 变频器的控制对象三相交流异步电机和三相交流同步电机 标准适配电机极数是2 4极 2020年1月26日2时54分 变频器的分类 变频器的分类方法有多种 按照主电路工作方式分类 可以分为电压型变频器和电流型变频器 按照开关方式分类 可以分为PAM控制变频器 PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器 按照工作原理分类 可以分为V f控制变频器 转差频率控制变频器和矢量控制变频器等 按照用途分类 可以分为通用变频器 高性能专用变频器 高频变频器 单相变频器和三相变频器等 2020年1月26日2时54分 变频调速的优势 与其它交流电机调速方式对比 2020年1月26日2时54分 1 4 3 2 5 6 7 8 适用于小功率 5 5KW 适用于中大功率 5 5KW以上 2020年1月26日2时54分 整流部分 储能环节 逆变部分 M 控制系统 交流 交流低压交直交通用变频器系统框图 直流 直流 交流 变频器的基本结构 2020年1月26日2时54分 变频器是把工频电源 50Hz或60Hz 变换成各种频率的交流电源 以实现电机的变速运行的设备 其中控制电路完成对主电路的控制 整流电路将交流电变换成直流电 直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波 逆变电路将直流电再逆变成交流电 2020年1月26日2时54分 1 整流器 它与单相或三相交流电源相连接 产生脉动的直流电压 2 中间电路 有以下三种作用 a 使脉动的直流电压变得稳定或平滑 供逆变器使用 b 通过开关电源为各个控制线路供电 c 可以配置滤波