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提高交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)機(jī)械特性

時(shí)間：2013-06-26 15:52:31 來(lái)源：上海印刷
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印刷機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)軸驅(qū)動(dòng)與變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展和運(yùn)用休戚相關(guān)。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用了三相異步電機(jī)的主要特性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)。
　　
　　1 三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速特性
　　三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速:n=60f/p，也就是說(shuō)，三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n決定于電流頻率f和磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)p，而制造好電動(dòng)機(jī)后，磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)是不能改變的。所以，三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電流頻率是正比的關(guān)系，變頻調(diào)速技術(shù)也就是利用此特殊的性質(zhì)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)輸出的速度大小。
　　2 印刷機(jī)無(wú)軸驅(qū)動(dòng)AC變頻調(diào)速原理
　　20世紀(jì)80年代末，一種新型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IGBT)問(wèn)世，變頻調(diào)速的電機(jī)特性有了提高，印刷機(jī)開始引入變頻驅(qū)動(dòng)調(diào)速技術(shù)。三相異步電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)，由變頻器和三相異步電機(jī)組成，廣泛采用的變頻形式為“交-直-交”電壓型。由于“交-直-交”型容易實(shí)現(xiàn)恒電流控制，與印刷機(jī)恒力矩控制特性相近。印刷機(jī)變頻控制采用這種“交-直-交”型控制形式。這種控制形式功率小，工業(yè)控制也叫交流伺服控制或AC控制。
　　變頻器的工作分為兩個(gè)過(guò)程，第一步，先將電源的三相(或單相)固定頻率的交流電源經(jīng)整流橋轉(zhuǎn)換成直流。第二步，把直流轉(zhuǎn)變成交流，這個(gè)過(guò)程叫直流“逆變”。變頻調(diào)速過(guò)程就是控制直流“逆變”輸出的頻率，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流“逆變”過(guò)程是橋式整流的相反過(guò)程，整流電路也叫“逆變”橋電路。印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)的“逆變”橋電路采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管電路進(jìn)行直流逆變，如圖2。這是一種電壓控制器件，控制功率小，開關(guān)頻率≤20kHz的高效率開關(guān)電路，具有以下特點(diǎn):電流波型更接近交流電源，控制的電機(jī)保持了更多三相電機(jī)的特性；電磁噪音��；電路簡(jiǎn)單；常見(jiàn)故障的自處理能力強(qiáng)，故障率�。蛔冾l器自身?yè)p耗小。[next]
　　3 印刷機(jī)AC變頻調(diào)速控制的基本方式
　　印刷機(jī)因結(jié)構(gòu)決定了負(fù)載不均勻性，而印刷適性要求運(yùn)行必須平穩(wěn)的，印刷質(zhì)量才能穩(wěn)定，達(dá)到印刷復(fù)制的效果。印刷機(jī)由直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)為交流調(diào)速驅(qū)動(dòng)是否有印刷復(fù)制效果的變化，或者，如何克服交流調(diào)速控制的不足，是我們最想了解的。使用和維修印刷機(jī)時(shí)，會(huì)注意到在無(wú)軸驅(qū)動(dòng)的印刷機(jī)上，有些電機(jī)帶編碼器，有些電機(jī)并未帶編碼器，這兩類電機(jī)是如何同步的，應(yīng)先了解交流變頻調(diào)速控制的基本方式。
　　1)矢量控制法
　　直流電機(jī)有兩個(gè)互相垂直的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制垂直磁場(chǎng)大小，實(shí)現(xiàn)速度控制的同時(shí)，也控制了電機(jī)的機(jī)械特性。而三相交流異步電動(dòng)機(jī)只有瞬間存在垂直的磁場(chǎng)。交流變頻調(diào)速控制基本點(diǎn)是對(duì)三相“逆變”橋的控制實(shí)現(xiàn)控制瞬間垂直磁場(chǎng)，提高交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)機(jī)械特性。這種控制瞬間垂直磁場(chǎng)的三相“逆變”橋的過(guò)程稱為等效矢量控制法，如圖3所示。等效分矢量控制法兩個(gè)過(guò)程：
　　第一步，處理給定信號(hào)。變頻器控制電路將給定信號(hào)假想地分解成旋轉(zhuǎn)著的兩個(gè)互相垂直的直流信號(hào)，分別稱為磁場(chǎng)分量iM和轉(zhuǎn)矩分量iT；模擬直流電機(jī)的兩個(gè)磁場(chǎng)。
　　第二步，等效轉(zhuǎn)換。根據(jù)電動(dòng)機(jī)參數(shù)，將互相垂直的旋轉(zhuǎn)著的直流磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行一系列的等效變換，把它們變換成控制三相逆變橋的控制信號(hào)iA、iB、ic。
　　2)無(wú)反饋矢量控制
　　無(wú)軸驅(qū)動(dòng)印刷機(jī)常見(jiàn)的一類電機(jī)不帶編碼器，但是，并不是沒(méi)有速度控制的開環(huán)控制。這類電機(jī)的同步，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的端電壓和電流，計(jì)算轉(zhuǎn)子磁通和轉(zhuǎn)子角速度，推算圖3中磁場(chǎng)分量iM和轉(zhuǎn)矩分量iT結(jié)合特定電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行等效變換的無(wú)反饋矢量控制。這類控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力略差，印刷色序套印驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用這種控制，印刷機(jī)的套印會(huì)因速度變化而有細(xì)微差別。
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