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東莞火花機的構造與變頻調速系統的設計

1走絲機構控制系統

快走絲線切割機床的走絲機構,是影響其加工質量及加工穩定性的關鍵部件。走絲機構的功能是帶動電極絲按一定線速度移動往復運絲,并將電極絲整齊地排繞在儲絲筒上。儲絲筒本身作高速正反向轉動,是利用電動機正反轉來達到的。電機經聯軸器帶動絲筒,再經同步帶帶動絲杠轉動,拖板便作往復運動,拖板移動的行程可由調整換向左右撞塊的距離來達到。

2絲筒變頻調速系統結構

(1)主電路       ?系統功率變換環節采用AD/DC整流電路和IGBT逆變電路。

(2)控制電路      控制電路主要用來接受外來信號和發出控制命令和PWM波形。

(3)驅動電路      采用IGBT智能功率模塊(IPM)。

(4)保護電路      為了保護動作的快速性和實時監測性,采用了硬件電路加軟件子程序的監控方式,故障發生時如果是屬于電機短路之類的故障,則硬件電路將立即產生信號,關閉波形發生器并在中斷子程序中進行保護設置,并使程序回到初始狀態。

3變頻調速系統的電路設計      儲絲簡采用三相交流異步電動機拖動,電機速度通過變頻器調速旋鈕進行無極調速

3.1主電路的設計

三相交流電壓經二極管整流模塊,大電容濾波后送到由6個IGBT組成的三相逆變器,系統功率器件選用第三代IGBT及續流二極管,由逆變器送出的可變頻率的交流電供給電動機調速。

3.2控制電路的設計

使用DSP作為控制器能最大限度地減少外圍器件的數目,增加系統的穩定性。在本設計中主要使用1MS32OC24OxDSP的PWM輸出口,及板上A/D口、捕獲接口CAP。DSP的6個PWM信號經過緩沖器反相后送到驅動電路板驅動IPM。      對于A/D采樣口的輸入信號做了前期的處理,直接輸入的信號是幅值在0~5V的直流電壓信號,能滿足DSP對輸入模擬信號的要求。交流電機的矢量控制要求對交流電機速度進行采樣。

3.3驅動電路的設計

在設計中使用IGBT智能功率模塊(IPM),它是一種大規模集成模塊,不僅把功率開關器件和驅動電路集成在一起,而且還將過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路包含在里面,并可將故障保護信號送到CPU或DSP進行處理。

3.4保護電路的設計

IGBT用于電力變換時,容易出現過電壓、過電流等故障,造成器件的損壞,因而IGBT在工作時,必須采取完備的保護措施。這些保護措施主要包括過壓保護、過流保護和過溫保護3部分。IPM內部已經整合了很周密的保護電路,從電流保護、電壓保護到熱保護。

4結論

電火花線切割加工機床集高效、高精度和高柔性為一體,要求電動機控制系統調速范圍寬、加減速性能好、速度精度高、特殊功能(如高速定位)強。變頻器在走絲機構控制系統中的應用,達到對三相異步電機的無級調速,具有節能、對電網無污染、調速范圍大、調速機械性硬等優點。

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