[发明专利]一种用于内圆磨床高速电主轴驱动的中频变频器

说明书

本发明公开了一种用于内圆磨床高速电主轴驱动的中频变频器。它包括斜坡函数发生器电路、PWM脉冲列形成电路、斩波脉冲产生电路、六分频环计及PWM信号形成电路、高频脉冲放大电路和斩波调压变频器主电路，斜坡函数发生器电路分别与PWM脉冲列形成电路和斩波脉冲产生电路连接，PWM脉冲列形成电路、六分频环计及PWM信号形成电路、高频脉冲放大电路和斩波调压变频器主电路依次连接，PWM脉冲列形成电路与斩波脉冲产生电路连接，斩波脉冲产生电路、高频脉冲放大电路和斩波调压变频器主电路依次连接。本发明的有益效果是：斩波频率比较高，控制电压时动态响应比较好；调压和调频两个环节同时受控于主令电压，实现U/f通调，两者在控制上配合较好。

技术领域

本发明涉及变频器相关技术领域，尤其是指一种用于内圆磨床高速电主轴驱动的中频变频器。

背景技术

轴承制造过程中，大量采用各种内圆磨床。这些磨床都使用了高速电主轴(俗称“磨头电机”)，磨头电机为交流高速电动机，是磨削零部件内孔不可或缺的一部分。采用高速电主轴直接带动砂轮，没有中间传动件，转速较高，输出功率大，短时间过载能力强，速度特性硬，振动小和主轴轴承寿命长等优点，所以应用广泛。采用中频交流静止变频器驱动高速电主轴可降低磨床的能耗、料耗，提高其工艺性能和改善作业环境，是企业节能降耗、提高效率的重要手段。

交流电动机的转速表达式为：n＝(60f(1-s))/p。式中：n-异步电动机的转速；f-异步电动机的频率；s-电动机转差率；p-电动机极对数。由转速表达式可知，转速n与频率f成正比，电动机的调速可通过改变变频器的频率f实现，通过改变电动机电源频率实现速度调节是一种理想高效、高性能的调速手段。众多著作和学术论文讨论静止变频器时，都是基于50Hz工频交流电源，然而按电机调速基本理论，电机调速最高只能在3000r/min以下，基于50Hz工频的变频器在设计理论和应用实践上存在着某种局限。

内圆磨床在磨削轴承圈内孔时，因受所磨轴承圈内孔径限制，砂轮直径尺寸较小，为了达到合理的磨削速度，砂轮的转速必须很高，常用的为10000r/min～20000r/min，磨削更小孔时，甚至要求砂轮的转速高于100000r/min。由中频变频器直接驱动磨头电机高速旋转，中频变频器输出频率很高(最高频率可达3000Hz)，其逆变器的开关频率必然就很高，选择性能可靠的变频器设计方案及实用电路，对中频变频器乃至内圆磨床整个系统的性能提高意义重大。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种能够实现U/f通调的用于内圆磨床高速电主轴驱动的中频变频器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于内圆磨床高速电主轴驱动的中频变频器，包括斜坡函数发生器电路、PWM脉冲列形成电路、斩波脉冲产生电路、六分频环计及PWM信号形成电路、高频脉冲放大电路和斩波调压变频器主电路，所述的PWM脉冲列形成电路包括PI调节器、V/f变换器、f/V变换器和比例器，所述的斩波脉冲产生电路包括电压调节器、三角波发生器、比较器和斩波脉冲电路，所述的六分频环计及PWM信号形成电路包括分频器和环计电路，所述的斩波调压变频器主电路包括IGBT斩波调压电路、逆变器和不可控硅整流电路，所述的斜坡函数发生器电路分别与PI调节器和电压调节器连接，所述的PI调节器、V/f变换器、分频器、环计电路、高频脉冲放大电路和逆变器依次连接，所述的V/f变换器、f/V变换器和比例器依次连接，所述的比例器分别连接PI调节器和电压调节器，所述的电压调节器和三角波发生器均与比较器连接，所述的比较器、斩波脉冲电路、高频脉冲放大电路和IGBT斩波调压电路依次连接，所述的不可控硅整流电路、IGBT斩波调压电路和逆变器依次连接。