变频器在电火花线切割机床上的应用

2014-03-25 10:54

　　2丝筒变频调速系统结构

　　变频调速系统主要由以下几个环节构成，系统结构框图如图2所示：

　　(1)主电路

　　系统功率变换环节采用AD/DC整流电路和IGBT逆变电路。

　　(2)控制电路

　　控制电路主要用来接受外来信号和发出控制命令和PWM波形。

　　(3)驱动电路

　　采用IGBT智能功率模块(IPM)。

　　(4)保护电路

　　为了保护动作的快速性和实时监测性，采用了硬件电路加软件子程序的监控方式，故障发生时如果是属于电机短路之类的故障，则硬件电路将立即产生信号，关闭波形发生器并在中断子程序中进行保护设置，并使程序回到初始状态。

　　3变频调速系统的电路设计

　　储丝简采用三相交流异步电动机拖动，电机速度通过变频器调速旋钮进行无极调速

　　3.1主电路的设计

　　三相交流电压经二极管整流模块，大电容滤波后送到由6个IGBT组成的三相逆变器，系统功率器件选用第三代IGBT及续流二极管，由逆变器送出的可变频率的交流电供给电动机调速。

　　3.2控制电路的设计

　　使用DSP作为控制器能最大限度地减少外围器件的数目，增加系统的稳定性。在本设计中主要使用1MS32OC24OxDSP的PWM输出口，及板上A/D口、捕获接口CAP。DSP的6个PWM信号经过缓冲器反相后送到驱动电路板驱动IPM。控制系统结构图如图3所示

　　对于A/D采样口的输入信号做了前期的处理，直接输入的信号是幅值在0～5V的直流电压信号，能满足DSP对输入模拟信号的要求。交流电机的矢量控制要求对交流电机速度进行采样。

　　3.3驱动电路的设计

　　在设计中使用IGBT智能功率模块(IPM)，它是一种大规模集成模块，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还将过电压、过电流和过热等故障检测电路包含在里面，并可将故障保护信号送到CPU或DSP进行处理。

　　3.4保护电路的设计

　　IGBT用于电力变换时，容易出现过电压、过电流等故障，造成器件的损坏，因而IGBT在工作时，必须采取完备的保护措施。这些保护措施主要包括过压保护、过流保护和过温保护3部分。IPM内部已经整合了很周密的保护电路，从电流保护、电压保护到热保护。

　　4结论

　　电火花线切割加工机床集高效、高精度和高柔性为一体，要求电动机控制系统调速范围宽、加减速性能好、速度精度高、特殊功能(如高速定位)强。变频器在走丝机构控制系统中的应用，达到对三相异步电机的无级调速，具有节能、对电网无污染、调速范围大、调速机械性硬等优点。

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