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东莞火花机的构造与变频调速系统的设计

1走丝机构控制系统

快走丝线切割机床的走丝机构,是影响其加工质量及加工稳定性的关键部件。走丝机构的功能是带动电极丝按一定线速度移动往复运丝,并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上。储丝筒本身作高速正反向转动,是利用电动机正反转来达到的。电机经联轴器带动丝筒,再经同步带带动丝杠转动,拖板便作往复运动,拖板移动的行程可由调整换向左右撞块的距离来达到。

2丝筒变频调速系统结构

(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。      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。