项目6-驱动装置-数控机床的维修技术教学课件.ppt

1、项目项目6 6 驱动装置驱动装置1本章要点数控机床驱动装置的分类及作用；直流及交流电动机的调速方法；由不同的电力电子器件构成主电路的直流驱动装置的结构特点及工作原理；交流变频调速的原理；典型通用变频器的接线及操作。2技能目标 了解数控机床驱动装置的分类，掌握数控机床驱动装置的作用；了解直流及交流电动机的调速方法，了解由不同的电力电子器件构成主电路的直流驱动装置的结构特点及工作原理；了解变频调速的原理；了解三菱S520变频器的接线情况，最好会操作三菱S520变频器。3项目案例导入 请数控加工专业的学生编写一条控制主轴及伺服运行的程序，如M03/04 S100、G01X10Y30F100等指令；提

2、问：程序中的S100和F100的意义？-它们是速度控制指令！这些速度控制指令是如何转变成主轴或伺服轴的运动的？提示：在数控机床的电气柜中有这样一种装置，它的输入就是由速度控制指令转化的信号，而其输出则直接连接在电动机上，并为电动机提供动力电源，这种装置被称为-驱动装置。就是这种装置将速度控制指令转变成主轴或伺服轴的运动的！46.1 概述6.2 步进驱动装置环形分配原理6.3 晶闸管直流驱动装置6.4 晶体管直流脉宽调制驱动装置6.5 交流异步电动机驱动装置6.6 内容小结6.7 思考与练习（见Word文档形式的答案）56.1 6.1 概述概述6 6.1.1 驱动装置分类 6.1.2 功率元件7

3、6.1.1 驱动装置分类 81.1.驱动装置的概念驱动装置的概念 接受数控系统输出的速度控制信号，输出电能驱动电动机。9驱动装置的其它名称？驱动装置的其它名称？由于驱动装置用于对驱动电机的速度控制，故有时也称驱动装置为速度控制单元或速度单元；又因为驱动装置是伺服系统中的功率放大部分，故又可称驱动装置为伺服驱动装置或伺服放大器。102.2.驱动装置的分类驱动装置的分类116.1.2 功率元件121.1.功率元件的作用功率元件的作用 将控制信号进行功率放大，以达到驱动电机的目的。132.2.功率元件的性质功率元件的性质 功率元件是开关元件。143.3.功率元件的种类功率元件的种类 常用的大功率元件

4、：晶体管功率场效应管绝缘门极晶体管普通晶闸管可关断晶闸管等154.4.各种功率器件代号及符号各种功率器件代号及符号16（1 1）大功率晶体管）大功率晶体管 简称GTR（Giant Transistor）,是一种工作于导通和截止两种状态的功率三极管，具有控制方便、开关时间短、高频特性好及通态压降较低等优点。目前最大容量为400A，1200V，工作频率可达到5kHz，主要用于500kW以下的场合。17（2 2）功率场效应管）功率场效应管 简称MOSFET（Power Mos Field Effect Transistor），其开关时间短，一般为ns数量级，工作频率可达30kHz以上，目前耐压等级为

5、1000V，电流等级为200A。18（3 3）绝缘门极晶体管）绝缘门极晶体管 简称IGBT（Isolated Grate Bipolar Transistor）。它是发展最快而且已进入实用化的一种符合型器件。由于它将MOSFET和GTR的优点集于一身，既具有输入阻抗高、速度快、热稳性好和驱动电路简单的特点，又具有通态电压低、耐高压和承受电流大等优点，因此发展很快，IGBT有取代MOSFET和GTR的趋势。19（4 4）MOSMOS门极晶体管门极晶体管 简称MGT(MOS Gate Tansistor)，由功率场效应管与功率晶体管复合而成，其基本结构有达林顿、并联式、串联式和串联混合式。20（5

6、 5）晶闸管）晶闸管 简称为硅晶体闸流管，又称可控硅。因此，有时把晶闸管组成的变流电路称为SCR。晶闸管的单向导电性；晶闸管的可控性；晶闸管的导通（触发）；门极的作用；晶闸管的阻断。21（6 6）可关断晶闸管）可关断晶闸管 简称GTO（Gate Turn off）,具有门极正信号触发导通，门极负信号触发关断的特征。GTO是介于晶闸管与GTR之间的一种功率开关，它具有普通晶闸管的全部特性，如耐高压，电流大等，同时它又具有功率晶闸管的一些优点，如有自动关断能力，工作频率较高，线路简单等。目前GTO最大容量为5000V，4500A和9000V，1000A，工作频率一般为12kHz。22 6.2 6.

7、2 步进驱动装置环形分配原理步进驱动装置环形分配原理23步进驱动装置需要解决的两个题？241.环形分配的问题2.功率放大的问题25 6.2.1 环形分配的作用 6.2.2 环形分配的实现方式266.2.1 环形分配的作用271.作用 环形分配是用于控制步进电动机的通电运行方式；其作用就是将数控装置送来的一串指令脉冲按照一定的顺序和分配方式，控制各相绕组的通、断电。图4.1所示为三相三拍制步进电动机的环形分配。282.三相三拍环形分配图296.2.2 环形分配的实现方式301.步进驱动装置的分类（1）硬环分：驱动装置本身包括环形分配器，数控装置只要发脉冲 即可，每一个脉冲即对应电动机转过的一个固

8、定角度。硬件环形分配与数控装置的连接如图6-2所示。（2）软环分：驱动装置没有环形分配器，环形分配需由数控装置中 的计算机软件来完成，由数控装置直接控制步进电动 机。软件环形分配与数控装置的连接如图6-3所示。31图图6-2 6-2 硬件环形分配与数控装置的连接硬件环形分配与数控装置的连接在图中，环形分配器的输入、输出信号一般均为TTL电平；输出A、B、C信号变为高电平则表示相应的绕组通电，低电平则表示相应的绕组失电；CLK：数控装置所发脉冲信号，每一个脉冲信号的上升或下降沿到来时，输出则改变一次绕组的通电状态；DIR：数控装置所发方向信号，其电平的高低即对应绕组通电顺序的改变，即步进电动机的

9、正，反转；FULLHALF：用于控制步近电动机的整步或半步，一般情况下，根据需要将其接在固定的电平上即可。32图图6-3 6-3 软件环形分配与数控装置的连接软件环形分配与数控装置的连接 实用的环形分配均是集成化的专业电路芯片，这些芯片中通常还包括除环形分配器之外的其他功能。336.3 6.3 晶闸管直流驱动装置晶闸管直流驱动装置34 6.3.1 直流电动机的调速控制 6.3.2 晶闸管直流调速系统356.3.1 直流电动机的调速控制361.直流电动机的调速原理2.技术指标371.直流电动机的调速原理（1）直流电动机的机械特性（2）他励直流电动机的调速方式38（1）直流电动机的机械特性1）原理

10、图2）调速公式391）他励直流电动机原理图 E电枢感应电动势 U电枢电压 励磁主磁通 Id电枢回路总电阻 Te电磁转矩 Ce电势常数 CM力矩常数 n-电动机转速402）他励直流电动机的调速公式 n=eCU-eCRId=n0-eCRId 41（2）他励直流电动机的调速方式1）改变电枢电压U；2）改变励磁电流以改变磁通；3）改变电枢回路电阻R。421）改变电枢电压U特点：电枢电压U U e，nne。ne为额定转矩时的额定转速；ne为额定速降。从右图可知：随着电枢电压U的降低，特性曲线向下平移。在调速过程中，若保持电枢电流Id不变，励磁磁通也不变，则电磁转矩Te为恒定值，故调压调速属于恒转矩调速。

11、数控机床数控机床中的直流进给伺服电动直流进给伺服电动机机通常采用调压调速调压调速的方式。432）改变励磁电流以改变磁通弱磁调速，即e，nne。机械特性变软；由于调速过程中，电枢电压U不变，若电枢电流也不变，则调速前后功率是不变的，故调磁调速属于恒功率调速。数控机床中的直流主轴电动机，为了满足加工工艺的要求，通常采用调压和调磁调速相结合调压和调磁调速相结合的方法，即额定转速以下为恒转矩的调压调速，额定转矩以上为恒功率的调磁调速，这样可以获得很宽的调速范围。443）改变电枢回路电阻R 机械特性软；有级调速，速度不连续可调；回路有损耗。因此，应有较少！452.技术指标（1）调速范围（2）静差率46（

12、1）调速范围1）概念：调速装置在额定负载时所能够达到的最高转速和最低转速之比，用 大写字母D表示。2）公式：D=minmaxnn 47（2）静差率1）概念：指电动机在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定负载时 的额定速降ne与理想空载转速n0之比，用字母S表示。2）公式：S%=0nne100%486.3.2 晶闸管直流调速系统491.基本原理2.晶闸管可控整流电路3.晶闸管有源逆变电路4.晶闸管直流可逆运行5.控制电路6.直流主轴电动机的调压调磁控制501.基本原理及原理图由晶闸管晶闸管组成的主电路主电路在交流电源电压不变的情况下，通过控制电路通过控制电路可方便地改变改变直流输出电压的大

13、小直流输出电压的大小，该电压作为直流电动机的电枢电电枢电压压U U，即可成为直流电动机的调压调速方式调压调速方式。改变速度控制电压改变速度控制电压UnUn即可改变电枢电压改变电枢电压U U，从而得到得到速度控制电压UnUn所要求的所要求的电动机转速电动机转速。由测速发电机获得的实际转速电压Un作为速度反馈与速度控制电压Un进行比较形成速度环速度环，目目的的是改善改善电动机运行的机械特性，实现稳速运行实现稳速运行。512.晶闸管可控整流电路（1）单相全控桥式整流主电路（2）对应的波形图（3）说明（4）三相全控桥式整流主电路52（1）单相全控桥式整流主电路53（2）对应的波形图54（3）说明 在整

14、流电路中，把晶闸管承受正压起直到触发导通之间的电角度称为可控角控角，晶闸管在一个周期内导通的角度称为导通角导通角。改变改变的大小的大小，即改变触发脉冲改变触发脉冲在每周期内出现出现的时刻的时刻，称为移相移相。移相的过程就会使晶闸管上输出变化的直流电压的过程，若此变化的直流电压加到直流电动机上，就可以实现直流电动机的调压调速直流电动机的调压调速。55（4）三相全控桥式整流主电路563.晶闸管有源逆变电路有源逆变的作用：是指将直流电直流电交流电交流电并回馈回馈交 流电网电网。变流装置或变流器：晶闸管晶闸管电路在一定条件下,即可做 整流整流又可做逆变逆变,这时的晶闸管电 路称变流装置或变流器在电动电

15、动机运行状态下时：变流器变流器为整流状态整流状态，将电网的交流电变为电动机的电枢电压；当电动机在制动制动状态时：变流器变流器为逆变状态逆变状态，此时电动机变为发电机,将直流电能通过逆变器变为交流电回馈给电网。逆变电路逆变电路和整流电路在结构上没有什么区别，只不过晶闸管触发脉冲到来的时刻较整流时向后推迟了，即触发角900。574.晶闸管直流可逆运行1）概念：可逆运行是指晶闸管电路即可使电动机正转,又可使电动机反转,俗称四象限运行。2）应用：数控机床中的直流主轴电动机或进给直流伺服电动机都要求可逆运行。3）主电路的结构形式：实现可逆运行的晶闸管电路采用两组整流桥的可逆电路。4）工作原理：一组工作在

16、电动机正转的时候,另一组工作在电动机反转的时候。直流主轴电动机或直流伺服电动机的四象限运行常采用三相桥式反并联逻辑无环流可逆直流调速系统。5）主电路图：如右图所示。58反并联可逆系统四象限运行图 M MI Id dE E正正转转逆逆变变电电网网能能量量发发电电机机运运行行n nM MI Id dE E反反转转整整流流电电网网能能量量电电动动机机运运行行n nU UU U0 0+n nI Id dM MI Id dE E正正转转整整流流电电网网能能量量电电动动机机运运行行n nU UM MI Id dE E反反转转逆逆变变能能量量发发电电机机运运行行n nU U电电网网-n n595.控制电路1

17、 1）作用：）作用：通过对速度给定电压Un的调节，获得触发角和速度给定电压Un成 比例的触发脉冲，经触发晶闸管主电路，最终获得和速度给定电压Un 成比例的电枢电压U。即：即：转速、电流双闭环直流调速系统完全可以保证直流电动机按照要求的 速度运行，即使电动机的转速由于外界影响发生变化了，通过这个系 统的调整也能使其最终稳定在变化前的速度上。2 2）转速、电流双闭环直流调速系统控制）转速、电流双闭环直流调速系统控制电路框图电路框图。3 3）转速调节器）转速调节器ASRASR的作用：的作用：使转速跟随给定电压Un变化，保证系统在稳态时实现无静差调速。对负载变化起抗干扰作用。其输出限幅值决定了电枢主回

18、路的最大允许电流值Idm。4 4）电流调节器的）电流调节器的ACRACR的作用：的作用：对电网电压波动起及时抗干扰的作用。启动时保证获得允许的最大电枢电流Idm。在调速调节过程中，使枢电流跟随其给定电压值Ui变化。当电动机过载或堵转时，即有很大的负载干扰时，可以限制电枢电流的最大值，从而快速起到过流安全保护作用；如果故障消失，系统能自动恢复正常工作。60转速、电流双闭环直流调速系统控制电路框图616.直流主轴电动机的调压调磁控制数控机床的直流主轴电动机采用的控制方式数控机床的直流主轴电动机采用的控制方式l 调压与调磁相结合的调速控制方式；l 调压调速（恒转矩控制时）为主；l 弱磁调速（功率控制

19、时）为辅；62FAUNCFAUNC直流主轴电动机的控制系统直流主轴电动机的控制系统控制形式：三相全控晶闸管无环流可逆调速系统；调速范围：可实现额定转速以下的调压调速和基速以上的弱磁调速，353500r/min(1:100)；输出电流：33A至96A。Un的形式：主轴转速信号可由直流-10V+10V模拟电压给定，也可给定二位BCD码或 十二位二进制码的数字量，由D/A转变为模拟量。调速系统结构：调压调速部分：电流环和速度环组成的双闭环系统。主回路功率元件常采用晶闸管器件。FAUNC主轴晶闸管调速系统与数控装置的连接图。63FAUNCFAUNC主轴晶闸管调速系统与数控装置的连接图主轴晶闸管调速系统

20、与数控装置的连接图200U、200V、200W：三相交流200V电源，用于控制晶闸管的同步脉冲；18A、0T、18B：18V交流电源，用于提供驱动装置中控制电路的+15V直流电压；R、S、T：交流120V电源，是提供给主回路的电源；TOH1、TOH2：装在变压器内部的常闭热控控制开关，当变压器过热时，该热控开关断开；A1、A2：驱动装置的伺服电动机电枢电压；TSA、TSB：装在电动机轴上测速发电机输出的电压信号；VCMD、GND：CNC系统输出给驱动装置的速度给定电压信号（与工件程序中编写的03/04 Sxxxx中的xxxx相对应），通常在-10V+10V之间；PRDY1、PRDY2：CNC系

21、统准备好控制信号，当PRDY1与PRDY2短接时，驱动装置主回路就可以通电；ENBL1、ENBL2：“使能”控制信号，当ENBL1、ENBL2短接时，驱动装置开始正常工作，并接受速度给定电压信号的控制；VRDY1与VRDY2：驱动装置通知CNC系统其正常工作的触发信号，当伺服单元出现报警时，VRDY1与VRDY2立即断开；OVL1与OVL2：常闭触点信号，当驱动装置中热继电器动作或变压器内热控开关动作时，该触点立即断开，通过CNC系统产生过热报警。646.46.4 晶体管直流脉宽调制驱动装置晶体管直流脉宽调制驱动装置65概念 晶体管直流脉宽调制PWM（Puse Width Modulated）

22、是利用对大功率晶体管开关时间的控制，将直流电压转换成一定频率的方波电压，加在直流电动机的电枢两端，通过对方波脉冲宽度的控制，从而改变电枢的平均电压U，进而达到调压调速的目的。66优点大大改善了输出级的晶体管在低速情况下的工作条件。电枢电流容易连续，使低速平滑，稳定；调速比可以做得很大；电动机的损耗和发热很小。系统的快速响应好，动态抗负载干扰的能力强。特别适用于可逆运行，以满足频繁制动的高速定位控制和连续控制系统的要求。通过PWM与晶闸管调速的技术参数比较，可列出以下几个数据：对于调速环，晶闸管系统调节误差为0.1%，而PWM系统为0.010.03%，前者有310ms的控制迟滞，而后者几乎为0；

23、响应频率前者为1030HZ，后者对普通电机为100HZ，而对小惯量电机高达500HZ；对位置环增益，前者为（1030）1/s，后者对普通电机为100 1/s，对于小惯量电动机可达500 1/s。功率晶体管的弱点：不能承受高峰电流，过载能力低。67应用PWM调速适用于数控机床的进给伺服电动机的驱动。68 6.4.1 PWM主电路 6.4.2 PWM控制电路 6.4.3 FANUC PWM直流进给驱动696.4.1 PWM主电路 PWM主电路类型：T型可逆和不可逆电路及H型可逆电路。在数控机床进给直流伺服电动机驱动中常采用H型电路。主电路及波形：如图6-13所示为H型倍频PWM主电路及波形。电枢电

24、压U的特点：它以方波电压形式存在。U与Un*之间的关系：一方面改变Un*的大小，即可改变方波电压U的宽度，从而改变电枢电压的平均值，达到调速的目的；另一方面，改变速度给定信号的正、负，即改变方波电压的极性，达到电动机正反转的目的。70图图6-13 H6-13 H型倍频型倍频PWMPWM主电路及波形主电路及波形 a）主电路 b）电枢电压及电流波形716.4.2 PWM控制电路 作用：作用：就是要获得与速度给定信号Un*成比例的脉冲宽度，然后利用这种脉冲去控制主电路中大功率晶体管的开关时刻及时间，从而改变电枢电压的平均值。PWM控制电路：控制电路：如图6-14所示为转速、电流双闭环示意图。PWM控

25、制电路脉宽调制波形：控制电路脉宽调制波形：如图6-15所示。H型倍频开关电路脉宽调制波形：型倍频开关电路脉宽调制波形：如图6-16所示。72图图6-146-14所示为转速、电流双闭环所示为转速、电流双闭环PWMPWM控制电路控制电路1.1.脉宽调制器脉宽调制器2.为了对功率晶体管基极提供一个宽度可由速度给定信号Un*调节且与之成比例的脉宽电压，需要一种电压-脉宽变换装置，称之为脉宽调制器。2.2.逻辑延时电路逻辑延时电路 保证向一个管子发出关断脉冲后，延时一段时间，再向另一个管子发出开通脉冲。73图6-15 脉宽调制波形a）U n 1*为正时的波形 b）U n 1*U n 2*c）U n 3*

26、为负时的波形74图图6-16 H6-16 H型倍频开关电路脉宽调制波形型倍频开关电路脉宽调制波形756.4.3 FANUC PWM直流进给驱动 FANUC PWM直流进给驱动框图：如图6-17所示。CNC与驱动装置（速度控制单元）的信号：包括 VCMD、TSA、PRDY1和PRDY2、ENBL1和ENBL2、VRDY1和VRDY2、OVL1和OVL2等。PWM主电路的组成介绍：由V1V2功率开关晶体管组成H型驱动主电路。电阻CDR用于检测电枢电流，作为电流反馈，其压降由CD1和CD2端输出；热继电器MOL串于电枢电路，用于电动机的过载保护；耗能制动电阻DBR并联于电枢，当主电路的电源切断时，M

27、CC常开触点闭合，实现电动机的能耗制动。在图6-17中，尝试着分析PRDY、VRDY、ENBL及OVL等信号的工作过程、顺序及作用。76图图6-17 FANUC PWM6-17 FANUC PWM直流进给驱动框图直流进给驱动框图776.5 6.5 交流异步电动机驱动装置交流异步电动机驱动装置78 6.5.1 交流调速的基本概念 6.5.2 正弦波脉宽调制 6.5.3 通用变频器796.5.1 交流调速的基本概念1.交流调速的途径2.变频调速的控制方式801.交流调速的途径（1）异步电动机的转子转速公式（2）异步电动机的调速方法（途径）81（1）异步电动机的转子转速公式式中 f1定子供电频率；p

28、 电动机定子绕组极对数；s 转差率。82（2）异步电动机的调速方法（途径）三种！1）改变磁极对数P；2）改变转差率S；3）改变频率f1。在数控机床中，交流电动机的调速采用第三种调速方式，即变频调速。832.变频调速的控制方式（1）异步电动机定子平衡方程式（2）异步电动机转矩关系方程式（3）变频调试能否可行？（4）异步电动机变频调速控制特性84（1）异步电动机定子平衡方程式式中 E定子每相感应电势；f1定子电源频率；W1定子每相绕组匝数；K1定子每相绕组等效匝数系数；每极气隙磁通量。85（2）异步电动机转矩关系方程式 式中 I2 转子电枢电流；2 转子电枢电流的相位角。86（3）变频调试能否可行

29、？根据异步电动机定子平衡方程式可知，当采用变频调速时，若定子电势E保持恒定，则随着频率f1的上升，气隙磁通势必下降。根据电动机转距关系式可知，磁通的减小势必降低电动机的输出转矩和最大转矩，从而影响电动机的过载能力。相反，若频率f1下降，势必造成磁通的增加，使磁路饱和，激磁电流上升，电动机发热就比较严重，这也是不允许的。如何解决？87恒压频比控制方式！变频调速时，必须根据不同的要求，在调节频率f1的同时，也要相应改变定子的电势E值，以维持气隙磁通不变。这就是恒定电势频率比的调速方式，即 E/f1=常数 但定子电势E是难以控制的，也不便测量出来。频率较高时，可以忽略定子绕组上的阻抗压降，即可认为定

30、子电压U1E，则恒定电势频率比控制方式可以变为恒定定子电压频率比控制方式，即U1/f1=常数 此方式简称恒压频比控制方式。88（4）异步电动机变频调速控制特性1）基频（f1e）以下的控制特性2）基频（f1e）以上的控制特性891）基频（f1e）以下的控制特性 U1的最大值只能是定子额定电压，而f1此时应为额定频率（f1e），对应的转速为额定转速。调速时，电压U1只能小于额定值，而f1只能向下调才能保证电压和频率比值为恒定，所以恒压频比控制方式只适于基频（即额定转速）以下的调速。这相当于直流电动机恒磁调压调速的情况。恒转矩调速。902）基频（f1e）以上的控制特性 当工作频率f1大于额定频率时，

31、电压U1不能向上调节，而只能维持在额定电压，这将迫使磁通与频率f1成反比的变化，这相当于直流电动机弱磁升速的情况。恒功率调速。将基频以下和基频以上的两种情况合起来，就是异步电动机变频调速完整的控制特性，如右图所示。916.5.2 正弦波脉宽调制 变频器、SPWM变频器主电路及说明 1.SPWM调制波的产生 2.驱动电路92变频器的概念 概念：对交流电动机实现变频调速的变频电源装置叫变频器；功能：将电网提供的恒压恒频的交流电变换为变压变频的交流电，变频伴随变压，对交流电动机实现无级调速。分类：交-交变频器 脉冲宽度调制型（PWM）交-直-交变频器93SPWM变频器主电路94SPWM变频器主电路说

32、明 SPWM变频器属于交直交静止变频装置，它将50Hz交流市电经变压器得到所需电压后，经二极管不可控整流和电容滤波，形成恒定直流电压，再输入六个大功率晶体管构成的逆变器主电路，输出三相频率和电压均可调整的等效于正弦波的脉宽调制波（SPWM），即可拖动三相异步电动机运转。如前页图所示为SPWM变频器主电路。SPWM变频器不受负载大小的影响，系统动态响应快，输出波形好，使电动机可在近似正弦波的交变电压下运行，脉动转矩小，扩展了调速范围，提高了调速性能，因此在数控机床的交流驱动中，得到了广泛应用。951.SPWM调制波的产生（1）信号特点：和控制信号为直流电压的PWM相比，SPWM调制的控制信号为幅

33、值和频率均可调的正弦波，载波信号为三角波，输出的调制波是等幅不等宽的脉冲序列。（2）分类：SPWM有单极性和双极性两种形式。双极性脉宽调制方法的特征是控制信号与载波信号均是双极性信号。在双极性SPWM方式中，所使用的正弦波控制信号为变频变幅的三相对称普通正弦波ua、ub、uc，其载波信号ut为双极性三角波，如图a所示。图中以U相为例，其调制规律为：不分正负半周，只要uaut，就导通V1，封锁V4，只要uaut，就封锁V1，导通V4。双极性SPWM方式下的调制波形如图b所示。96972.驱动电路 在变频调速系统中，可以采用GTR、GTO、IGBT等各种功率开关器件组成主电路，其控制电路无论是模拟

34、式的还是微机控制式的，都需要适当的功率接口来连接控制电路与主电路。大功率晶闸管的基极驱动电路有分立元件的驱动电路和集成模块化驱动电路两种。M5721BL是GTR器件的集成化驱动模块，可驱动50A、1000V的GTR器件，开关频率为2KHz。除了M5721BL之外，GTR驱动模块还有MPD1204、UAA4003、M57904L、EX359等各厂家生产的驱动模块。EXB841是IGBT专用驱动模块，可驱动300A、1200V的IGBT器件，最高开关频率可达4050kHz。IGBT的集成驱动模块还有EXB840、ESB850、IR2110、MPD1205及EXB851等。986.5.3 通用变频器

35、通用变频器的、应用含义及工作原理1.通用变频器的内部组成2.三菱S520变频器99通用变频器的应用、含义及工作原理 应用：数控机床主轴交流电动机中，广泛使用变频器进行驱动。含义：所谓“通用”包含两方面的含义：一是可以和通用的异步电动机配套应用；二是具有多种可供选择的功能，可适应各种不同性质的负载。原理：通用变频器控制正弦波的产生是以恒电压频率比（U/f）保持磁通不变为基础的，再经SPWM调制驱动主电路，以产生U、V、W三相交流电驱动三相交流异步电动机。1001.通用变频器的内部组成1012.三菱S520变频器1026.6 内容小结在数控机床组成中，驱动装置接受数控系统输出速度控制信号，输出电能

36、以驱动电动机。数控机床的驱动主要有主轴驱动和进给驱动。主轴驱动有直流主轴电动机和三相交流异步电动机；进给驱动电动机有步进电动机、直流伺服电动机和三相交流永磁同步电动机。步进驱动要解决环形分配和功率放大问题。环形分配通过软件或专用集成电路来实现；直流电动机的驱动有PWM调速和晶闸管SCR调速形式。PWM调速的出发点是通过对等幅等宽脉冲宽度的调制实现对直流电动机电枢电压的控制，从而实现调速的目的；SCR的出发点上通过改变导通角来改变电枢电压，实现调速的目的。数控机床中的直流电动机晶闸管调速通常采用三相反并联逻辑无环流可逆调速系统，从伺服及主轴控制要求出发，进给用直流伺服电动机通常采用PWM控制方式，主轴直流电动机采用SCR控制方式。变频调速是交流调速重要发展方向之一，目前在数控机床机床的主轴和进给驱动中得到了广泛应用。异步电动机变频调速有恒磁通控制方式和恒功率控制方式。在恒磁通控制的变频调速过程中，必须使定子电压和频率的比值保持不变，以维持磁通恒定。正弦波脉宽调制（SPWM）是对逆变器的开关元件按一定规律控制其通断，从而获得一组等幅不等宽的矩形脉冲，其基波近似正弦波电压。SPWM通常采用正弦波和三角波调制。103