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控制系統(tǒng)數(shù)控切割機(jī)變頻功能及應(yīng)用

    近年來(lái)，數(shù)控切割機(jī)系統(tǒng)公開(kāi)的理念得到了廣泛的認(rèn)同，拓寬了數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。例如，通過(guò)對(duì)主軸功率和電流、借助機(jī)床振動(dòng)和聲頻等檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過(guò)程的智能化控制，大大地推動(dòng)了高等數(shù)控裝備的發(fā)展。
    客戶化應(yīng)用是針對(duì)特定數(shù)控切割機(jī)床和用戶的控制、支持和管理功能，這就要求數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床制造商和較終用戶公開(kāi)。公開(kāi)式控制系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件體系結(jié)構(gòu)、便于擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)和開(kāi)發(fā)客戶化應(yīng)用軟件來(lái)適應(yīng)這種潮流。
    通用變頻器能量回饋控制系統(tǒng)是一種采用有源逆變方式把電動(dòng)機(jī)減速制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的更新能量回饋電網(wǎng)的裝置。采用變頻調(diào)速技術(shù)是節(jié)能降耗、改善控制性能、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的重要途徑，已在應(yīng)用中取得了良好的應(yīng)用效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控切割機(jī)的通用變頻裝置為設(shè)備在切割過(guò)程中提供更為穩(wěn)定的工作環(huán)境，其重要性不容忽視。
    通用變頻器大都為電壓型交-直-交變頻器。三相交流電首先通過(guò)二較管不控整流橋得到脈動(dòng)直流電，再經(jīng)電解電容濾波穩(wěn)壓，較后經(jīng)無(wú)源逆變輸出電壓、頻率可調(diào)的交流電給電動(dòng)機(jī)供電。這類變頻器功率因數(shù)高、效率高、精度高、調(diào)速范圍寬，所以在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。但是通用變頻器不能直接用于需要快速起、制動(dòng)和頻繁正、反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，如高速電梯、礦用提升機(jī)、軋鋼機(jī)、大型龍門刨床、卷繞機(jī)構(gòu)張力系統(tǒng)及機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。
　　因?yàn)閿?shù)控切割機(jī)控制系統(tǒng)要求電機(jī)四象限運(yùn)行，當(dāng)機(jī)床電機(jī)減速、制動(dòng)或者帶位能性負(fù)載重物下放時(shí)，電機(jī)處于更新發(fā)電狀態(tài)。由于二較管不控整流器能量傳輸不可逆，產(chǎn)生的更新電能傳輸?shù)街绷鱾?cè)濾波電容上，產(chǎn)生泵升電壓。而以GTR、IGBT為代表的全控型器件耐壓較低，過(guò)高的泵升電壓有可能損壞開(kāi)關(guān)器件、電解電容，甚至?xí)�破壞電機(jī)的絕緣，從而威脅系統(tǒng)安全工作，這就限制了通用變頻器的應(yīng)用范圍。
    隨著數(shù)控切割機(jī)機(jī)床性能的提高、電子技術(shù)的迅速發(fā)展以及加工零件形狀日益復(fù)雜，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中硬件、軟件和客戶化應(yīng)用所占的價(jià)格比例在不斷變化，特別是高等數(shù)控系統(tǒng)的軟件和客戶化應(yīng)用占有的比例越來(lái)越高，甚至超過(guò)了75%。
    通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)及其優(yōu)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)"按需供能"，即在滿足生產(chǎn)機(jī)械速度、轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求的前提下，盡量減少變頻裝置的輸入能量;第二個(gè)環(huán)節(jié)是將由生產(chǎn)機(jī)械中儲(chǔ)存的動(dòng)能或勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能及時(shí)地、效率高地"回收"到電網(wǎng)，即通過(guò)有源逆變裝置將更新能量回饋到交流電網(wǎng)，一方面是節(jié)能降耗，另一方面是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)確制動(dòng)，提高電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。
    控制系統(tǒng)數(shù)控切割機(jī)變頻功能主要從以下4個(gè)方面來(lái)加以評(píng)價(jià)：
    1. 可移植性；
    2. 可剪裁性；
    3. 互操作性；
    4. 易獲得性。
    數(shù)控切割機(jī)控制系統(tǒng)的公開(kāi)程度具體表現(xiàn)在人機(jī)界面、控制核心和整個(gè)系統(tǒng)的公開(kāi)性，而通用型變頻配件則為這種公開(kāi)提供環(huán)境可能，其表現(xiàn)形式有下列三種：
　　1. 公開(kāi)的人機(jī)界面。“公開(kāi)”僅有于控制系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)部分，即僅能對(duì)面向用戶的程序作修改。
　　2. 控制系統(tǒng)核心（數(shù)控和可編程控制等）有限度公開(kāi)。雖然控制核心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是固定的，但可以嵌入包括實(shí)時(shí)功能的用戶專項(xiàng)使用過(guò)濾器。
　　3. 公開(kāi)式控制系統(tǒng)。控制核心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)取決于過(guò)程，內(nèi)部可相互交換、規(guī)�？勺�、可移植和可協(xié)同工作。

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