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维修技术

直流伺服系统一般都采用SCR速度控制系统

发布者::济南西门子数控   发布时间: :2011-11-03 20:34 浏览次数: :

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PWM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”。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。

        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。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。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。“有环流可逆”系统具有反应迅速的优点,但其线路较复杂:而无流环可逆系统虽线路简单,却存在换向死区。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 “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。该系统具有如下特点:

        1、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”控制信号,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。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,控制晶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,测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、当电网电压突然降低时,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: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,又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。

 


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