英威腾变频器在数控机床上的应用

本文介绍了一种英威腾CHV矢量变频器在数控机床上的闭环矢量控制方案。 

1、数控机床简介

数字控制机床，简称数控机床（NC ， Numerical Control）,是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点。

数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

主轴是机床构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用。全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。

2、数控机床变频控制系统

人们为提高数控机床的加工精度已下了很大的功夫，也获得了一定效果。为进一步提高加工精度，对在数控系统中如何实现误差避免和误差补偿的最佳效果，仍是众目所瞩的重要途径。

2.1 变频系统原理

本文给出一种主轴转速闭环控制系统，采用英威腾CHV矢量变频器，在很大程度上可以减少转矩脉动和电机热损耗，从而提高数控机床的加工精度。

机床变频控制系统如图1所示。

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normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 12.0pt; mso-pagination: widow-orphan">变频器接线如图2所示，控制器输出0～10mV的电压信号，输入变频器AI1口，作为主轴速度给定，并与编码器的反馈信号构成速度闭环控制系统：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 12.0pt; mso-pagination: widow-orphan"> 

 

2.2 系统说明

变频器AI1/GND端子提供数控系统速度模拟量，AI1接数控系统模拟量正信号，GND接负信号，信号为0～10V模拟电压信号，控制主轴转速。S1/S2/COM为变频器的正转/反转信号端子，由数控系统发出正转信号或者反转信号，来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器S1/ S2/ COM，从而控制变频器的正反转。

为最大限度提高控制精度和输出力矩，系统可加装编码器，与PG卡共同构成速度闭环控制系统。

同时，输出频率范围宽（从0～600Hz可调）；多种速度控制方式（无PG矢量控制、有PG矢量控制、转矩控制、v/f控制）；启动转矩大（对开环矢量控制，0.5Hz时可输出150％的额定转矩；对闭环矢量控制，0Hz时可达到180％额定转矩）；速度控制精度高（开环矢量时，可达＋0.5％最高转速；闭环矢量时，可达＋0.05％最高转速）；具有优良的抗干扰性能。

3、结束语

实践证明，英威腾矢量变频器因优秀的功能、性能表现，完全能告满足数控机床的高精度、高可靠、高稳定性的要求。