蓝海华腾变频器在数控机床解决方案-机床主轴开环驱动

【Word版本下载可任意编辑】蓝海华腾变频器在数控机床解决方案——机床主轴开环驱动一、引言

目前国内数控机床主轴伺服系统主要采用直流伺服系统，部分采用交流调速的主轴伺服系统则全部依赖进口，价格昂贵。采用伺服系统时，伺服电机必须提供速度编码器接口，或者在电机轴侧安装速度编码器；但是不少机床加工要求较低，电机也采用无速度编码器的异步电机，因此可采用异步机交流传动系统来实现机床主轴开环驱动。其它异步电机交流传动系统大多数也是采用进口变频器，主要是要求有较大的低频转矩，稳定性好，响应快。

近些年来，变频器已经广泛运用于异步机交流传动系统中。一般通用变频器大多采用V/F控制，由于转速精度受转差率及负载的影响，无法控制电动机的实际转速，存在着控制精度低、动态性能差、故障率高、控制功能少等缺点。尽管V/F控制策略中可以采用一些补偿技术：比方提高定子电压的补偿加大低频力矩输出，根据负载大小开展转差补偿等，但限于控制策略构造性缺陷，仍然难以获得良好的控制效果。特别是针对数控机床主轴要求低频启动力矩大，稳速精度高，负载响应快，则需要更加优良的控制技术来满足这样的应用要求。具有矢量控制技术的变频器则可以满足以上应用要求。

二、蓝海华腾变频器的特点

蓝海华腾的V5-H系列高性能矢量控制型变频器采用先进的无速度传感器矢量控制技术，蓝海华腾变频器具有改良的高精度电机模型技术。电机是一个多变量、非线性、强偶合的系统，电机模型不，势必会影响到整个控制的性能，甚至使得系统发散。通过建立改良的高精度电机暂态模型并采用创新的磁场定向技术和速度辨识技术可大大改善控制特性。

在开环矢量的方式下，蓝海华腾V5-H系列变频器在0.25HZ就能提供180%的启动力矩；同时可到达±0.2%的稳速精度；而且对于高速主轴电机，能到达较快的响应速度，动态转矩响应时间<20mS，实现主轴电机的快速启动、停机，特别是对与运行频率较低的电机，其启动、停机的快速性更为明显。

蓝海华腾机床专用变频器V5-H-M0是建立在高性能无速度传感器矢量控制技术平台根底上，同时结合机床行业应用特点推出的一款专用变频器，与其他品牌通用变频器相比在机床应用上具有以下的重要优点：

1、更强切削能力：在相同的条件下，蓝海华腾机床专用的变频器比通用变频器具有更强的进刀能力和切削深度（约1.3-1.5倍），可提高机床的加工工效和产能，为机床和客户带来增值。

2、超强抗冲击：输入电压适应能力强，瞬时波动至AC528V情况下亦可使用；由于具有的电流环控制，蓝海华腾机床专用矢量变频器在冲击负载或电网等外界突变扰动时，变频器更不易跳闸保护，能更好保证生产设备的连续稳定运行。

3、更快动态特性：切削加工突加突卸负载时的主轴电机速度波动小，比较通用变频器可有效抑制速度过冲或跌落的范围（减小约50%），电机快速加速、快速减速时比较通用变频器快约1.35倍，同样可使机床具有更高的加工效率和产能。

4、优良低速表现：蓝海华腾机床专用矢量变频器在开环矢量控制时0.25HZ稳定输出150%的额定力矩，而通用变频器0.5HZ才能有额定力矩输出且力矩有脉动不平稳；

5、工艺外观：体积相当于其它同等功率变频器体积的70%;蓝海华腾机床专用矢量变频器的体积更紧凑，有利于设备的安装空间的节省，造型更美观，有利于提升系统的整体形象。

6、其它重要特性：

多样的矢量控制方式适应各种机床如：车床、铣床、钻床、磨床、雕刻机等行业应用；

可提供高达3000Hz的频率输出，轻松实现高速电机的驱动；

独特的数字信号小脉冲谐波控制技术保证运行超静音；

速度给定方式多样：电压/电流模拟给定，脉冲给定，通讯给定；

三、蓝海华腾变频器在机床上的应用

蓝海华腾的V5-H-M0系列机床专用变频在某客户机床上的使用，解决了其进口品牌变频器无法解决的快速启动，停机的要求，实现了客户的要求。

使用比照结果：注：以上测试为主轴从零速加速到4000r/min,和从4000r/min减速到零速的时间，电机的运行频率为200hz，外接制动电阻（1800w,50Ω），蓝海华腾的变频在启动时可以到达更快的速度，但是客户觉得太快了，所以降低了其启动的速度。变频器为7.5KW，主轴电机为7.5KW变频电机。

蓝海华腾V5-H-M0系列机床专用变频在某客户机床上的使用的调试指导实例如下：

设备情况：

蓝海华腾变频器型号：V5-H-4T-5.5G/7.5L-M0

电机铭牌参数：额定功率4KW、额定电流8.8A、额定转速1440rpm、4极

电机与机床主轴的传动比为10：7

系统方案：

变频器控制方式：使用开环矢量控制方式、AI1模拟量给定频率、由端子X1、X2设置功能码实现电机正反转。

使用制动电阻型号：1500W、75欧，使用制动电阻更有利于电机减速停机。

AI模拟给定频率接线：机床模拟量输入线接AI1端子和GND端子。

XI、X2端子：分别把正转反转信号线接入X1、X2端子和COM端子

功能码设置：

先开展电机参数自整定：设置P9.02=电机额定转速、P9.03=电机额定功率、P9.04=电机额定电流，设P9.15=2，启动变频器开展电机参数自整定；

P0.04=1、P0.06=1、P0.08=3、P0.09=2、P0.11=187、P0.13=187、P3.09=0、P5.00=2、P5.01=3、PA.09=1、Pd.32