摘  要：在機床行業對變頻器的要求一向很高，數控機床對變頻器的要求主要不是在功能上，而是最基本的性能要求，包括輸出扭矩大小，大負載情況下的速度穩定性，抗干擾抗油污腐蝕等性能，低頻零速的轉矩保持等。

關鍵詞：Goodrive35  車銑一體機  高速主軸   閉環矢量控制

一、引言

加工效率與精度是金屬加工領域追求的永恒目標。隨著數控技術、計算機技術、機床技術以及加工工藝技術的不斷發展，傳統的加工理念已不能滿足人們對加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下，復合加工技術應運而生。

隨著變頻器技術的不斷進步，變頻器已經能達到類似伺服電機一樣的定位功能，可以很好的應用在數控機床主軸定位及控制中。

圖1車銑一體機主控制系統

二、控制要求

本文僅以英威騰變頻器在某機床廠車銑一體機現場調試的要求為例進行說明，如圖2所示，具體控制要求有如下：

Ø  客戶需求兩臺4千瓦變頻器一臺控制機床的主軸電機，主軸電機屬于高性能異步電機，額定轉速在7000轉。其中對變頻器及控制要求主要包括：

a)   低頻轉矩輸出較大，車銑加工對變頻器的扭矩輸出有很高的要求。

b)   閉環控制高速運行穩定，該機床高速可達8000轉。

c)   定位準確，具有伺服一樣精度的定位功能，實現主軸定位。

d)   零速保持狀態時穩定不抖動又有較高的力矩輸出保證。

e)   極短的加減速時間保證機械的工作效率。

f)   在高速脈沖控制運作時，良好的抗干擾性能。

圖2 現場

三、英威騰Goodrive35變頻器介紹

Goodrive35變頻器是深圳市英威騰電氣股份有限公司新開發的一款高性能閉環矢量變頻器，具有V/F，無PG矢量兩和帶PG矢量三種控制模式，其中在突加減載荷的情況下，速度波動非常輕微；可支持永磁同步電機、變頻器電機、直驅電機等，可以為用戶減少庫存，不再需要為不同的電機備用不同變頻器的庫存；具有準確的電機參數自學習功能，支持旋轉自學習與靜態自學習，其中靜態自學習可以在電機無法脫開負載的場合準確的學習電機的參數；具有先進的全程三相調制方式，使電機運行更平穩，噪音更小；其他的特性參數、功能如下表所示：

調速比	1：1000
速度控制精度	±0.02%
伺服控制	脈沖串給定，任意位置定位控制
轉矩響應	<10ms
轉矩控制精度	≤5%
起動轉矩	0.00Hz/200%
過載能力	150%額定電流1分鐘，180%額定電流10秒，200%額定電流1秒
分頻輸出	編碼器脈沖分頻輸出（H1，D1型端子）。
速度/位置模式切換	支持端子切換
編碼器	A1型變頻器支持200kHz，B1,C1型變頻器支持100kHz， D1型變頻器支持500kHz，H1型變頻器支持300kHz
定位性能	支持Z脈沖及光電開關定位，定位準確無超調

四、系統接線及調試

整個系統是由CNC數控系統給變頻器運行命令和頻率給定的.Goodrive35系列變頻器在閉環矢量控制上性能優異，。

4.1 系統調試

調試主要要解決幾個問題：

一.干擾是調試過程中遇到的最大問題。

二.是低頻力矩輸出能力。

三.高速運行時的速度穩定性。

四.主軸定位精度

Ø  由于CNC數控系統通過高速脈沖控制變頻器的速度，電機主軸的運行速度很高，最高可以達到8000轉，在如此高的轉速下變頻器自身的干擾會影響高頻的脈沖指令，使脈沖控制受到影響，通過端子板的更新以及將GND端子外接PE消除干擾。

Ø  電機的高速響應，客戶要求主軸電機在啟動和停車時能有很短的時間，設定是1秒鐘，從0速升到最高需求轉速或者從高速降為零速，為此速度環增益調節的比較大。

Ø  扭矩輸出，在車加工和銑加工過程中主要考驗變頻器的力矩輸出能力和穩定性，通過電流環參數的調節和電機參數的調節可以使出力更大，滿足客戶的要求甚至極限情況的需求。

Ø  主軸定位精度，客戶通過多次主軸回零操作以及數控機床分度測試，檢驗變頻器的定位精度。

4.2變頻器參數設置

變頻器部分關鍵參數見表1。

表1：  GD35參數設置情況表

功能瑪	功能說明	參數值	功能瑪	功能說明	參數值
P0.00	速度控制模式	3	P20.01	編碼器脈沖數	2048
P0.01	運行通道選擇	1	P20.02	編碼器方向	0/1
P0.03	最大頻率	270	P21.00	位置模式選擇	1
P0.04	上限頻率	270	P21.02	位置環增益1	120.0
P3.00	速度環比例增益1	100	P21.03	位置環增益2	20.0
P3.01	速度環積分時間1	0.05	P21.04	位置環增益切換方式	2
P3.02	切換低點頻率	2
P3.03	速度環比例增益2	80
P3.04	速度環積分時間2	0.2
P3.05	切換高點頻率	5
P3.09	電流環比例增益	500
P3.10	電流環積分增益	2400
P3.20	轉矩上限	220%

本系統變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護和故障輸出功能，能有效保證系統安全高效的運行。

五、結束語

車銑一體類機床是目前機床行業的先進機型又成車銑復合加工中心，在此類高端設備上的應用成功體現了我們GD35變頻器已經具備了變頻器產品非常高的控制和驅動性能。某些場合已經可以代替伺服控制系統。

參考文獻

[1] 《Goodrive 35變頻器產品說明書》深圳市英威騰股份有限公司