刘辉 张永 侯东

摘要：分析表明，电气控制系统中采用变频技术能提高系统的整体性能，有效解决传统控制系统中的一些问题。阐述在电机控制系统中，变频器在主轴转速控制应用中的应用。

关键词：电气控制系统;变频器

1大功率变频器的特点

通过齿轮的配比，实现机电设备的调速较为常见，但调速范围较窄且较为复杂。在实际大型机电设备中，可以应用变频器实现对电动机调速目的。高性能和高效率是电动机变频器突出特点，主要在笼型异步电动机中使用。它具有变速范围宽、转矩大的特点，对电动机的调速，即便工作环境较为恶劣也可以实现，且节能效果明显。恒功率调速和恒转矩调速都是通过变频器的范围进行划分的，频率上实现了前者调速，通过额定频率实现了后者的调速。从电动机负载考虑，将分为恒转矩负载、恒功率两类。

2变频器工作原理

3大功率变频器的分段同步控制技术

在控制柜内安装变频器，怎样设计变频控制系统，设计和制造变频控制柜。在控制柜内部的中间部位最好安置变频器;电气工程师要对变频器实际应用的具体要求进行明确和了解，并对其进行垂直安装，并保证正上方和正下方安装后不能阻挡排风和进风的大元件。变频器上、下部边缘距离控制柜顶部底，或者隔板，或者必须安装的大元件等的最小间距离，高于 300 mm。特殊的用户在进行使用时，需要将键盘取下， 在设计变频控制系统前，需要清除明确系统配置， 并根据客户需要，控制方式以及工作方式环境等对变频器面板的监控用胶带密封，或者用面板对其进行替换，避免大量的粉尘进入变频器内，具体的系统分为新的设计系统或旧的设备改造系统。对于旧设备改造，应了解以下技术参数和要求。需要对变频器进行定期维护，并对灰尘进行及时的清理干净。

4变频器分段同步控制建模仿真

SPWM主要有两种调制方式，即同步和异步调制，其主要区别是SPWM中载波比是否恒定不变。干扰會在变频器应用过程中出现。变频器控制共两种，即控制回路、主回路，并在其工作的过程中有谐波干扰源出现，在一定程度上会影响到电源和输出设备。而接地不良、接触不良、静电感应、静电耦合是变频器的四种干扰类型，对电缆距离进行加大在一定程度上能有效解决静电耦合干扰，为了降低感应干扰，使问题得以有效解决，对主回路线缆、控制线缆及其他动力电缆进行分离敷设，而接线问题的出现容易发生接触不良和接地干扰，最佳的方式就是对其进行排查。数控机床中的关键性组成部分即为数控机床主轴，它被用来安装刀具或工件并驱动它们旋转，机械加工精度会直接受到旋转精度的影响，而生产效率、零件表面粗糙度会直接受到转速大小的影响。对于数控机床而言，其主轴控制的方式为模拟量控制、串行伺服控制两种。模拟量控制为主轴的速度信号是模拟量的形式，并可以持续化，通常使用变频器来对模拟量控制的主轴驱动装置进行控制。如变频器面板通电了也无显示数据。故障现象：机床接电后，主轴不转，显示板没有显示。诊断分析：（1）要详细检查伺服驱动单元与主轴之间的线路、数控机床的装置，如果无问题。（2）检测变频器和输入电源。（3）如果检测电源无问题，即可确定故障来源于变频器。诊断方法解析。对于变频器而言，则需要对内部的整流模块进行详细检查，看其有没有发生损坏，断电状况下，使用万用表进行电阻法测量，其主要测量对象为变频器的直流端、三相输入、输出端电阻，如果测量中阻值是 7，证明内部整流模块无问题，接着检查变频器，看见整流的二极管有击穿现象，这是导致电源无法输入，显示板无数据的原因。

排除法。想要保证数控机床工作正常，最好的方式是重新换一个新的二极管。

5矢量控制模块

该控制模块采用一个磁链闭环、两个定子电流调节闭环，将电流的控制转换成对电压的控制。其中各环节的数学模型如图2所示。

主从之间的可控关系输入信号（RUN，Speed_Set，Trq_Set）由“数字输入端子”（digitalinputterminals）接入。这样，就可以容易地实现其他控制信号（Sync_Ctrl_Bypass，Trq_Ctrl_Option_Bypass）与输入信号（RUN，Speed_Set，Trq_Set）共同对电机进行控制。主站向从站发送控制位（RUN，FAULT_RESET等）以及转矩、速度的设定值。在控制位“RUN”的作用下，从站开始运行并跟踪转矩、速度的设定值（设定值通过RS-422同步通信总线，由主站发送至从站）。从站的启/停反馈信号（RUN/STOP），由从站的“二进制输出端子”（DO1）发送到主站的“二进制输入端子”（DI5），主站则通过总线监视从站的RUN/STOP状态信号。

图中控制信号为0时电机牵引运行，为1时制动运行。PI调节器的Kp设得较大，限幅为开始的恒转矩1500N·m，它除了限定电机启始运行段的给定转矩，还起到限速的作用，speed*就是牵引运行过程中限定的最大速度。

结论

仿真结果表明，控制系统转矩和转速的动态响应迅速，静态性能良好，磁链幅值基本能够保持恒定，验证了系统的可靠性。但是分段同步控制技术也存在不足之处，如稳态运行时转矩脉动较大，存在谐波干扰等，需要进一步探讨研究。

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