Q9000系列變頻器在數控機床上的應用
數字控制機床，簡稱數控機床（NC ， Numerical Control）,是三十年來綜合應用集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品，在現代機床生產中，一般採用多電機拖動，主軸和各進給系統分別由各自的電機來拖動。由於機床加工範圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機床執行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應能進行調速，主軸調速系統一般採用交流主軸系統，隨著變頻調速技術的發展，數控機床的主軸的交流拖動，同樣能夠很好滿足需要。主驅動電機通過皮帶傳動帶動主軸旋轉，或通過皮帶傳動和主軸箱內的減速齒輪(以獲得更大的轉矩)帶動主軸旋轉。由於主軸電機調速範圍廣，又可無級調速，使得主軸箱的結構大為簡化。
數控機床對應用技術的要求
1、電機要求
通常要求用變頻電機，異步感應伺服或者普通電機加風扇以滿足電機在低頻的散熱要求、並且要求電機調速範圍廣。
2、變頻器的技術要求
1）要求低頻力矩大
選用矢量變頻器，低頻時0.5HZ能出來150%額定轉矩。
2）轉矩動態響應速度快，穩速精度高
選用矢量變頻器，能實現很好的動態響應效果，依據負載的變化，通過輸出轉矩的變化很快做出響應，從而實現轉軸速度的穩定。
3）減速停車速度快
通常數控機床的加減速時間都是比較短的，加速時間靠變頻器的性能保證，減速時間則依靠外加製動電阻或製動單元。
4）進行電機參數自學習
選用酷馬Q9000高性能矢量變頻器後，要達到很好的控制性能通常都需要對電機進行參數自學習，其目的是獲取準確的電機內部參數，以用於矢量控制計算。參數自學習所需要的電機銘牌參數有：電機額定電壓、電機額定電流、電機額定頻率、電機額定轉速、電機極數。在進行參數自學習時，務必要在空載（電機軸上不接負載）的時候進行。只有在空載的時候才能保證自學習出來的電機參數的準確性。
如果現場條件沒辦法進行空載運行，可以考慮用變頻器出廠的電機參數試運行。
5）頻率指令和運行指令
數控機床上使用的變頻器其頻率指令和運行指令都來源於CNC控制器，一般給定的的通道有兩種，一種是模擬量給定，另一種是多段速給定，或者兩者同時給定，以多段速優先。模擬量給定以電壓型模擬量為主，也有電流型的。變頻器對這兩種類型的模擬量都可以採集。
抗干扰问题
酷马Q9000系列高性能矢量变频器在出厂的时候作了很好的抗干扰试验，具有很强的抗干扰能力，但变频器同时也是一个干扰源，在使用中很难避免不对其它设备进行干扰，在数控机床上最容易被干扰的设备是CNC控制器。一旦CNC控制器受干扰后，系统将不能正常工作。特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。解决此类问题的办法是在变频器的输出线上加磁环以减少高频辐射。
下面以酷马Q9000系列高性能矢量变频器在沈阳某数控机床厂的应用为例，讲述数控机床的变频调速控制技术。
系统构成
酷马Q9000-C-0544系列高性能矢量变频器 制动电阻75Ω/1000W 5.5KW电机 CNC 数控系统和性能指标：
5.5kW数控车床，电动机参数：
- 额定功率：5.5kW
- 额定频率：50Hz
- 额定电压：380V
- 额定电流：11A
- 额定转速：1440r/min
- 机械传动比：1:1.5
- 加工材料：45#钢
实际测试性能指标：（进刀性能及速度）
1、主轴转速：200r/min（变频器运行频率9～10Hz）
2、主轴转速：450r/min（变频器运行频率22Hz左右）
变频器接线原理图
功能参数设定
| 参数 | 名称 | 出厂设定 | 设定 |
| 22-01 | 零速级别 | 0.5 | 0.1 |
| 22-04 | 停止时直流制动时间 | 0.50 | 1.5 |
| 31-01 | 加速时间1 | 10.0 | 6 |
| 31-02 | 减速时间2 | 10.0 | 6 |
| 31-07 | 加速时间4 | 10.0 | 6 |
| 31-08 | 减速时间4 | 10.0 | 1.5 |
| 31-11 | 加减速时间的切换频率 | 0.0 | 20 |
| 51-04 | 最高输出频率 | 60.0 | 276 |
| 51-05 | 最大电压 | 200.0 | 380 |
| 51-09 | 最低输出频率 | 0.5 | 0.3 |
| 52-01 | 电机额定电流 | 1.90 | 24 |
| 52-02 | 电机额定滑差 | 2.90 | 1.61 |
| 52-03 | 电机空载电流 | 1.20 | 9.5 |
| 52-05 | 电机的线间电阻 | 9.842 | 0.995 |
| 52-07 | 电机的铁心饱和系数1 | 0.50 | 0.32 |
| 52-08 | 电机的铁心饱和系数2 | 0.75 | 0.57 |
| T1-03 | 端子MSI的功能选择 | 3 | 1 |
| T3-01 | 端子FIV的信号级别选择 | 0 | 1 |
| T3-12 | 滤波常数 | 0.00 | 0.03 |
| P3-04 | 减速中失速防止功能选择 | 1 | 0 |
酷马Q9000系列高性能矢量变频器的特点
酷马Q9000系列高性能矢量变频器采用电流矢量控制，是同时控制电机的一次电流及相位。分别独立控制磁场电流和力矩电流，因此实现了在极低速时的平滑运行和高力矩高精 度的速度，力矩控制。价格合理，功能齐全，具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连续运行机制，以保证电机运转在最高效率状态，因此，采用酷马Q9000系列高 性能矢量变频器代替主轴交流伺服系统，是机床行业最佳的选择。酷马Q9000系列高性能矢量变频器具有以下特点
- 采用先进的电流矢量控制，实现了真正的无速度传感器矢量控制，在控制性能上比传统的V/F控制方式有很大的改善
- 起动转矩大，0.5Hz/150%
- 载波频率范围0～15KHz；可根据温度和负载的特性自适应调整
- 提供标准的0～10V，4-20mA模拟量接口，能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强
- 过负载能力强，150%额定输出电流一分钟；
- 提供多功能的输出端子信号，例如故障输出信号，运行中信号，速度到达等输出信号，能够很好的满足系统对于主轴速度状态的监控；
调试结果
事实证明采用酷马Q9000系列高性能矢量变频器完全能够满足机床主轴控制的要求。酷马Q9000系列高性能矢量变频器采用的领先的磁通算法，即使在低转速（低频）运行下也能 平稳输出150%的转矩，以满足不同零件的加工需要，完全可以取代传统的滚动轴承主轴结构，并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由外部模拟量 信号来控制输出频率，在不同的加工工艺（如；粗加工、精加工等）需要不同的转速，此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器，实现不同的转速，同时启停信号也 由数控系统控制，提高了自动化程度、延长了刀具的使用寿命。
结束语
酷马Q9000系列高性能矢量变频器以其独特的性能（启动电流小、调速平滑、调速范围大、节能环保、运行稳定、精度高、低频转矩大、保护功能齐全、可靠性高、操作维护简 便等）和优越的性价比，在数控机床的应用上迅速崛起。
View: Create:08/10/15