数控铣床伺服系统变频器的分类？
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数控铣床变频器的分类方法主要有以下几种。 1）数控铣床按直流电源的性质分类。当逆变器输出侧的负荷为交流电动机时，在负荷和直流电源之间将存在无功功率交换，用于缓冲中间直流环节的蓄能元件可以是电感器或是电容器。据此，变频器可分为电流型变频器和电压型变频器。 电流型变频器的特点是在直流回路中串联了一个大电感，用来限制电流的变化以吸收无功率，类似于恒流电源。电压型变频器的特点是在直流侧并联了一个大滤波电容，用来存储能量以缓冲直流回路与电动机之间的无功功率传送，具有恒压电源的特性。 2）数控铣床按输出电压调节方式分类。变频调速时，需要同时调节逆变器的输出电压和频率，以保证电动机主磁通恒定。输出电压的调节主要有以下两种方式。 ①脉冲幅值调节（Pulse Amplitude Modulation，PAM）方式。该方式的变频器中，逆变器只调节输出频率，而输出电压幅值的调节靠整流器或其他环节完成。由于这种控制方式必须同时对整流电路和逆变电路进行控制，控制电路比较复杂，而且低速运行时转速波动较大，因而现在较少采用这种控制方式。 ②脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）方式。该方式的变频器中，是在逆变电路部分同时对输出电压的幅值和频率进行控制的控制方式。变频器中的整流器采用不可控的二极管整流电路，变频器的输出频率和输出电压的调节均由逆变器完成。在这种控制方式中以较高频率对逆变电路的半导体开关元器件进行通断，并通过改变输出脉冲的宽度来达到控制电压的目的。目前在变频器中多采用正弦波PWM控制方式，即通过改变PWM输出的脉冲宽度，使输出电压的平均值接近正弦波。这种方式被称为SP—WM控制。 3）数控铣床按主开关器件分类。由于逆变器中主开关器件的性能对变频器装置的性能有较入的影响，所以根据开关元件的种类不同可将变频器分为SCR变频器、GTO变频器、BJT变频器、MOSFET变顿器、IGBT变频器等。SCR变频器由于没有自通断能力，需要强迫换流电路，并且开关频率低，用于逆变器时褕出的波形谐波含量大，目前仅在特大容量的变频器中使用。GTO变频器具有高电压、大电流的持点，但其电流增益太低，所需驱动功率大，驱动电路相对复杂，多用于功率较大的场合。目前BJT变频器多采用达林顿管，开关频率相对比较高，在通用PWM变频器中的应用最多。MOSFET变频器具有开关频率高、驱动功率小的特点，但目前器件的功率等级低，导通压降大，在商用通用变频器中应用较少。IGBT变频器是一种双极型复合器件，它是MOSFET变频器和BJT变频器的复合，兼有两者的优点，具有MOSFET变频器的输入特性与BJT变频器的输出特性，驱动功率小，驱动电路简单，且导通电压降低，通态损耗小，其开关频率介于MOSFET变频器和BJT变频器的开关频率之间，是一种比较理想的开关器件。随着该开关容量的提高，逐步使IGBT变频器变为通用变频器的主流。 4）数控铣床按控制方式分类。按控制方式，变频器可分为U/f控制变频器、转差角频率控制变频器和矢量控制变频器。 ①U/f控制变频器。U/f控制变频器对输出的频率和电压进行控制，这种控制方式称为VVVF控制方式。主电路中逆变器用PWM进行控制，频率指令和电压指令U之间的关系是由U/f曲线发生器决定的。电动机转速的改变是靠改变频率的设定值来实现的。U/f控制是一种转速开环控制，控制电路简单，负载可以是通用标准异步电动机，通用性强，经济性好。但电动机的实际转速受负载大小变化影响，在不变的条件下，电动机转速将随负载转矩变化而变化，因而常用于速度精度要求不高的场合。 ②转差角频率控制变频器。为了提高调速梢度，通过速度传感器检测出速度，可以求出转差角频率，再把它与速度设定值叠加，可以得到新的逆变器的频率设定值，实现转差补偿。这种实现转差补偿的闭环控制方式称为转差频率控制方式。使用转速传感器求取转差角频率，要针对电动机的机械特性调整控制参数，因而这种控制方式通用性较差。 上述两种控制方式的控制思想都是建立在异步电动机的静态数学模型上，因此，动态性能指标不高。对于动态性能要求较高的场合，须釆用矢量控制变频器。 ③矢量控制变频器。矢量变换控制的基本思想是把交流异步电动机模拟成直流电动机，能够像直流电动机—样进行控制。根据交流电动机的动态数学模型，利用坐标变换的手段，将交流电动机的定子电流分解为磁场分量电流和转矩分量电流，并分别加以控制，即模仿自然解耦的直流电动机的控制方式，对电动机的磁场和转矩分別进行控制，以获得类似于直流调速系统的动态性能。 在矢量控制方式中，磁场电流和转矩电流根据测定的电动机定子电压、电流的实际值经计算求得。磁场电流和转矩电流再与相应的设定值相比较并根据需要进行必要校正。 高性能速度调节器的输出信号可以作为转矩电流（或称有功电流）的设定值。动态频率前馈控制可以保证快速动态响应。
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