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深圳市蓝海华腾技术股份有限公司
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机床主轴开环驱动

日期: 2015-03-20
作者:

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,而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,其它异步机交流传动系统绝大多数也采用进口变频器,主要是要求有较大的低频转矩,稳速精度高,启动,停机响应快。国产变频器大多采用V/F控制,由于转速精度受转差率及负载的影响,无法精确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,而且提高定子电压的补偿难以完全与负载匹配,低速转矩不足。因此V/F控制变频器尤其不适用于诸如数控机床主轴、伺服等要求高精度、快响应的传动机械。

二、蓝海华腾变频器的特点
蓝海华腾的V5,V6系列变频器采用先进的无速度传感器矢量控制技术,在开环矢量的方式下,0.25 HZ就能提供180%的启动力矩,稳速精度高,在开环矢量的方式下,可以达到±0.2%的稳速精度。而且对于高速主轴电机,能达到较快的响应速度,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是建立在高性能无速度传感器矢量控制技术平台基础上,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重要优点: 

1、更强切削能力:在相同的条件下,V&T机床专用的变频器比其他公司的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、更快的急加速、急减速动态特性:V&T机床专用变频器急加速、急减速动比其他公司的变频器快约1.35倍,同样可使机床具有更高的加工效率和产能。
3、更好的低速切削力和加工精度:V&T机床专用变频器在0.25HZ稳定可输出150%的额定力矩,而其他公司到0.5HZ才能有力矩输出且力矩有脉动不太平稳;
4、超强的抗突变冲击过载等能力:V&T机床专用变频器有精确的电流环控制(其他公司没有),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连续稳定运行。 

5、工艺外观:V&T机床专用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:V&T机床专用变频器在矢量控制方式下可工到200HZ,在矢量化v/f控制方式下可达3000HZ,可为机床在更宽的工作范围内提供更高的切削能力和精度。

三、蓝海华腾变频器在机床上的应用
蓝海华腾的V5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。
系统原理图:

机床主轴开环驱动

使用对比结果:

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达到更快的速度,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。

变频器品牌


启动时间 


停机时间

 
某进口品牌变频7秒 


6.8秒

 

 

V&T变频 


5秒 

3.2秒

 

功能码

名称

说明

用户设定1

备注

P9.01

电机极数

参见电机铭牌



P9.02

额定转速



P9.03

额定功率



P9.04

额定电流



P9.05

空载电流

旋转自整定后会自行确定;



P9.15

自整定

最好将电机脱轴旋转自整定

2


P0.03

控制运行模式

有速度传感矢量控制(闭环矢量)

8


P0.04

开环主给定

AI1通道

1

由数控系统给定

P0.05

开环数字给定频率

开环数字频率给定从P0.05的基础上开始叠加

0.00HZ


P0.06

运行命令给定

端子方式

1


P0.08

加速时间

用户自己设定

1S

根据现场情况而定

P0.09

减速时间

1S


P0.11

最大输出频率


100

10V对应的最大 频率

P0.13

上限频率

P0.13=P0.11;

100

P3.09

防反转选择

允许反转

0


P5.00

正转运行

一般设定在X1,若电机运行方向不对,请将任意靠近的电机两相端子接线互换

2


P5.01

反转


3


P5.02

定位使能端子

40


P5.03

定向停止位置选择端子1

41


P5.04

定向停止位置选择端子2

42


P3.05

减速停车

0


P6.00

模拟曲线设定

AI1模拟曲线设定

0000


P6.04

曲线1输入点A1对应的给定频率f1


100HZ


P7.00

Y1端子输出功能选择

定位完成输出信号;

40


P7.02

继电器端子输出功能选择

故障输出信号

14


PA.09

能耗制动已使用

能耗制动选择

1

如果要用制动电阻必须要设定

PA.10

能耗制动使用时间


100S


PA.11

制动单元动作电压


750V


Pd.01

速度环比例增益1

注意:如果在闭环矢量调好的基础上,出现转速不稳定,可适当把增益设小。但必须确保电机轴和编码器轴连接的皮带是紧的。

5


Pd.02

速度环积分增益1

0.2


Pd.03

速度环比例增益2

5


Pd.04

速度环积分增益2

0.15


Pd.05

ASR切换频率

5HZ


Pd.19

ASR输入滤波时间


0.5S


Pd.20

ASR输出滤波时间


0.5S


Pd.21

编码器每转脉冲数 (闭环矢量)


1024

根据编码器铭牌

Pd.22

编码器方向选择



根据现场情况而定

Pd.23

编码器断线检测时间/td>


2S


Pd.24

电机和编码器的转速比

电机转速/编码器转速=i

1.2


H0.01

定向停止位置1



根据现场情况而定

H0.02

定向方向选择

有0、1、2三种可选(详细解释请查看M0非标说明书)


根据现场情况而定

H0.03

定向速度

(详细解释请查看M0非标说明书)

15HZ

根据现场情况而定

H0.04

定位完成范围/td>

5

根据现场情况而定

H0.05

定位完成时间

0.1S

根据现场情况而定

H0.06

位置环增益

2

根据现场情况而定

H0.07

定向停止位置2


根据现场情况而定

H0.08

定向停止位置3


根据现场情况而定

H0.09

定向停止位置4


根据现场情况而定

H0.10

位置选择端子确定时间

0.010S

根据现场情况而定

H0.11

定向脉冲显示


根据现场情况而定

四、结束语
    蓝海华腾变频器以其卓越的性能和极高的性价比,在数控机床的应用上迅速崛起,完全能取代进口的变频,甚至能表现出比进口品牌变频 器更高的性能,不仅能达到客户系统的要求,而且能给客户节省成本,为客户创造更多的效益。


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