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直流伺服驱动系统

信息来源:www.cdfyjd.com 发布时间:2015-03-28
在早期的数控系统上,直流伺服系统一般都采用SCR速度控制系统,到了20世纪80年代中期,开始逐步被硎速度控制系统所代替。直流伺服电动机一般都采用以铁氧体作为永磁材料的“永磁式直流伺服电动机”。普通车床伺服电动机的电枢部分与普通直流电动机相似,通常按其转子惯量的大小将其分为大惯量电动机、中惯量电动机及小惯量电动机3种。
  1.SCR速度控制系统
  SCR速度控制系统的主回路有多种形式,如:单相半控桥式整流、单相全控桥式整流、三相半波整流、三相半控桥式整流、三相全控桥式整流等。普通车床单相半控桥式整流及单相全控桥式整流,虽然电路简单,但由于其输出波形较差,调速范围有限,因此在伺服驱动系统中较少使用。普通车床根据数控机床的控制要求,对于直流伺服驱动,速度控制单元的主回路一般都采用三相全控桥式整流电路。
  SCR速度控制系统又有“无环流”和“有环流可逆”系统之分。普通车床“有环流可逆”系统具有反应迅速的优点,但其线路较复杂;普通车床而无流环可逆系统虽线路简单,却存在换向死区。普通车床为了提高快速性与精度,数控机床用的伺服驱动系统一般都采用图5-2所示的“逻辑无环流可逆系统”,这是一种既有速度环又有电流环的双环自动控制系统。
  从图5 2的框图可见,该系统具有如下特点:
  ”速度指令电压和速度反馈电压在经过“阻容滤波”之后,进入比较器进行比较放大,从而得到速度误差信号。
  2)为了获得满意的静态和动态的调速特性,合理地解决速度调节系统的稳定性与
精度之间的矛盾,速度调节器通常采用PI调节器。速度误差信号经过比例一积分环节(PI调节器),产生电流给定信号,输出到电流调节器,作为电流给定。
  3)为了减少晶闸管电路的死区,电流调节器的输入端又引入了“颤动偏置”和“颤动偏移”拄制信号,使伺服电动机在静止状态时呈“颤动”状态,从而提高了系统的灵敏度。
  4)速度调节器输出的电流给定值与“颤动信号”以及电流反馈值一起输入电流调节器。普通车床为了加快电流环的响应速度,缩短系统起动过程,并减少低速轻载时由于电流断续对系统稳定性的影响,提高系统的稳定性,电流调节器通常使用比例调节器。
  5)电流调节器的输出信号经过由同步电路、移相控制电路组成的移相触发环节,控制品闸管整流桥的导通角,达到调速的目的。
  系统的自动调节原理如下:
  1)当系统的速度指令电压增大时,由于实际速度反馈信号不变,使速度误差信号增加,速度调节器的输出电压也随之加大,使触发器的触发脉冲前移,整流输出电压提高,电动机转速也随之上升。随着电动机转速的增加,测速发电机输出电压也逐渐增加,当它等于或接近于给定值时,系统达到新的平衡点,电动机就按要求的转速稳定旋转。
  2)当系统受到外界干扰,例如:负载突然增加时,电动机输出转速就下降,涮速发电机的输出电压随之下降,使速度调节器的速度误差增大,速度调节器的输出电压增加,触发脉冲前移,晶闸管整流器的输出电压升高,使电动机转速上升并恢复到外界干扰前的转移值。
  3)当电阿电压突然降低时,整流器的输出电压也随之降低。在电动机转速由于惯
性的原因尚未变化之前,首先引起主回路电流减小。普通车床在此同时,反映主回路电流的电流反馈信号也随之减小,使电流调节器输出增加,触发脉冲前移,叉使整流器输出电压恢复到原来的值,因而抑制了主回路电流的变化。
  总之,具有速度外环、电流内环的双环调速系统具有良好的静态和动态指标,它可最大限度地利用电动机的过载能力,使过渡过程最短。   风云机电
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