交流异步伺服控制器在数控摩擦焊机上的应用

2 控制实验

　　研发数控摩擦焊机，长春数控机床有限公司在技术上进行了可行性探索，试用了国内一些变频器来解决定位中0.3S停转问题，但都无法做到。采用其他控制器大马拉小车，电机勉强能在0.5S内停转，不能定位，而且电机温升过快过高，不能正常持续工作。

　　本研究采用吉林世宝机电自动化有限公司生产的异步伺服控制器，在长春数控机床有限公司提出的具体技术要求下，做了如下试验：用l8.5kW 电机，轴头直连36kg卡具，电机启动到1500r/min，启动加速的时间无要求，发出停转指令0.2S时为定位0r/min，上述循环每分钟4 次，连续工作41，电机温度在允许范围内，小于70，即能满足数控摩擦焊机主轴控制系统的要求。实验工艺示意简图如图2所示。

图2 实验工艺示意简图 

3 结果与讨论

　　由交流异步伺服控制器的原理可知，转矩的方向与大小是受控于指令与实际转速之差。当电机接受指令电压使转数为0 r/min 的指令时，对于自然无控制的电机，转速实际值会因惯量必然有一定的时间（ 观察大约2 min）才能回到0 r/min。而采用该控制器时，电机转速由1 500 r/min降为0 r/min时只需0.2s，其原因是电机接受指令电压使转数为1 500 r/min至0 r/min时电机实际转速与指令之差为负数，所以整个控制器输出反向转矩，并且其差的大小决定转矩的大小；同时控制器可以输出额定转矩的3 倍，加之该控制器响应时间快（30 ms），所以能在0.2s内定位停止。但启动和非刹车运行如果是3 倍的转矩，就会使电机或控制器过热，为此，作者采用了刹车与非刹车状态两种转矩比例设定切换来解决运行升温与刹车时间短这一对矛盾。这也只能在转差型矢量控制的原理下才能实现。实测刹车曲线如图3，温度实测曲线如图4所示。

图3 实测刹车曲线

图4 电机温升实测曲线

　　实验结果表明，异步交流伺服控制器在焊机主轴选用上满足了在0.2s下定位的要求，使数控摩擦焊接成为可能。