專利名稱：一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種伺服驅(qū)動器，應(yīng)用于曲柄壓力機(jī)驅(qū)動曲柄，為一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄 壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用于曲柄壓力機(jī)直接驅(qū)動曲柄，代表了曲柄壓力機(jī)的發(fā)展方向。 伺服驅(qū)動器通過上位控制系統(tǒng)的速度或位置指令控制伺服電機(jī)驅(qū)動偏心旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，經(jīng)由連 桿或聯(lián)桿機(jī)構(gòu)將該偏心旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動力傳遞給滑塊，以驅(qū)動該滑塊上下運動。通用伺 服驅(qū)動器通過減速機(jī)構(gòu)降低轉(zhuǎn)速進(jìn)而提高扭矩的方式驅(qū)動曲柄，其具有以下問題1)由于存在減速機(jī)構(gòu)進(jìn)而引入的間隙誤差影響到滑塊運動的控制精度；如往復(fù) 擺動，這是伺服壓力機(jī)比較普遍的工作曲線，由于減速機(jī)構(gòu)中齒輪咬合的間隙導(dǎo)致其從正 傳至反轉(zhuǎn)的過程中必然有一段是伺服彌補間隙而滑塊未有位移的過程，這直接影響到滑塊 單邊的定位，也就是伺服無法準(zhǔn)確的控制滑塊運動的精度。2)由于沒有飛輪儲能，其需要伺服驅(qū)動器瞬時輸出足夠大的電流以驅(qū)動伺服電機(jī) 輸出對應(yīng)的扭矩，而能夠達(dá)到要求的通用伺服驅(qū)動器功率通常又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通異步電機(jī)的 功率，對電氣設(shè)備的供電容量提出特別要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種應(yīng)用于曲柄壓力機(jī)直接驅(qū)動曲柄的伺服驅(qū)動 器，能夠克服上述通用伺服驅(qū)動器存在的問題，進(jìn)一步提升控制精度、提高工作效率，降低 非工作能耗。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)置 在上位控制系統(tǒng)與伺服電機(jī)之間，電氣設(shè)備外部供電單元提供電源，所述伺服驅(qū)動器包括 整流單元、制動單元、充電限流單元、儲能電容箱、逆變單元、電流反饋單元、控制單元、信號 接口及處理單元，信號接口及處理單元為控制單元的一部分，上位控制系統(tǒng)的控制指令經(jīng) 過信號接口及處理單元輸入伺服電機(jī)，電氣設(shè)備外部供電單元經(jīng)過整流單元、制動單元、儲 能電容箱、逆變單元向伺服電機(jī)供電，整流單元與制動單元之間設(shè)置充電限流單元，逆變單 元至伺服電機(jī)的連接電路上設(shè)置電流反饋單元，整流單元、充電限流單元、制動單元、電流 反饋單元分別設(shè)有一路輸出至信號接口及處理單元。儲能電容箱內(nèi)設(shè)有儲能電容，逆變單元內(nèi)設(shè)有逆變器，儲能電容通過層疊式直流 母線結(jié)構(gòu)，簡稱層疊母線與逆變器連接，儲能電容箱內(nèi)還設(shè)有直流母線電壓檢測電路，檢測 層疊母線電壓，并輸出至信號接口及處理單元。作為優(yōu)選方式，儲能電容箱含有6個儲能電容，逆變單元含有4個逆變器，其中三 個逆變器用于三相逆變，另外一個連接制動單元，儲能電容平均分配給用于三相逆變的3 個逆變器，逆變器與儲能電容按照縱向串行排布，兩個儲能電容串聯(lián)構(gòu)成一組電容模塊，所 述電容模塊置于逆變器的動力端子側(cè)；層疊母線正、負(fù)極平行排布，中心點緊貼，邊緣對齊。
進(jìn)一步的，本發(fā)明對儲能電容設(shè)定保護(hù)電容動作的閾值范圍1)儲能電容箱所配儲能電容的額定工作電壓決定保護(hù)電容動作的閾值最大值；2)曲柄壓力機(jī)的滑塊接觸工件工作時，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速對應(yīng)一反電動勢，保護(hù)電 容動作的閾值最小值至少大于所述反電動勢IOV ；3)由儲能電容容量C決定的儲能電容箱瞬時能夠輸出最大的電能為
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)置在上位控制系統(tǒng)與伺服電 機(jī)之間，電氣設(shè)備外部供電單元提供電源，其特征是所述伺服驅(qū)動器包括整流單元、制動單 元、充電限流單元、儲能電容箱、逆變單元、電流反饋單元、控制單元、信號接口及處理單元， 信號接口及處理單元為控制單元的一部分，上位控制系統(tǒng)的控制指令經(jīng)過信號接口及處理 單元輸入伺服電機(jī)，電氣設(shè)備外部供電單元經(jīng)過整流單元、制動單元、儲能電容箱、逆變單 元向伺服電機(jī)供電，整流單元與制動單元之間設(shè)置充電限流單元，逆變單元至伺服電機(jī)的 連接電路上設(shè)置電流反饋單元，整流單元、充電限流單元、制動單元、電流反饋單元分別設(shè) 有一路輸出至信號接口及處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)，其特征 是儲能電容箱內(nèi)設(shè)有儲能電容，逆變單元內(nèi)設(shè)有逆變器，儲能電容通過層疊式直流母線結(jié) 構(gòu)，簡稱層疊母線與逆變器連接，儲能電容箱內(nèi)還設(shè)有直流母線電壓檢測電路，檢測層疊母 線電壓，并輸出至信號接口及處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)，其特征 是儲能電容箱含有6個儲能電容，逆變單元含有4個逆變器，其中三個逆變器用于三相逆 變，另外一個連接制動單元，儲能電容平均分配給用于三相逆變的3個逆變器，逆變器與儲 能電容按照縱向串行排布，兩個儲能電容串聯(lián)構(gòu)成一組電容模塊，所述電容模塊置于逆變 器的動力端子側(cè)；層疊母線正、負(fù)極平行排布，中心點緊貼，邊緣對齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征是根據(jù)以下條件，對儲能電容設(shè)定保護(hù)電容動作的閾值范圍1)儲能電容箱所配儲能電容的額定工作電壓決定保護(hù)電容動作的閾值最大值；2)曲柄壓力機(jī)的滑塊接觸工件工作時，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速對應(yīng)一反電動勢，保護(hù)電容動 作的閾值最小值至少大于所述反電動勢IOV ；3)由儲能電容容量C決定的儲能電容箱瞬時能夠輸出最大的電能為1*匸("閾值最大值2-"閾值最小值2)，儲能電容箱瞬時輸出最大電能為曲柄壓力機(jī)設(shè)計沖壓能量的105 110%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)， 其特征是將實時直流母線電壓與設(shè)定的直流母線電壓標(biāo)準(zhǔn)值比較后得到一補償系數(shù)，輸入 控制單元，將控制單元PWM輸出的占空比乘以此系數(shù)輸出后，再通過逆變器輸出電流以控 制伺服電機(jī)，實現(xiàn)將儲能電容箱的能量更多的釋放到伺服電機(jī)上，縮短控制的響應(yīng)，所述補 償系數(shù)=實時直流母線電壓值/直流母線的標(biāo)準(zhǔn)值，實時直流母線電壓值通過實際檢測得 到，直流母線電壓的標(biāo)準(zhǔn)值為三相380V經(jīng)整流后的值380*1. 414 = 537V。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)，其特征 是將實時直流母線電壓與設(shè)定的直流母線電壓標(biāo)準(zhǔn)值比較后得到一補償系數(shù)，輸入控制單 元，將控制單元PWM輸出的占空比乘以此系數(shù)輸出后，再通過逆變器輸出電流以控制伺服 電機(jī)，實現(xiàn)將儲能電容箱的能量更多的釋放到伺服電機(jī)上，縮短控制的響應(yīng)，所述補償系數(shù) =實時直流母線電壓值/直流母線的標(biāo)準(zhǔn)值，實時直流母線電壓值通過實際檢測得到，直 流母線電壓的標(biāo)準(zhǔn)值為三相380V經(jīng)整流后的值380*1. 414 = 537V。
全文摘要
一種應(yīng)用于機(jī)械曲柄壓力機(jī)的交流伺服主驅(qū)動系統(tǒng)，包括整流單元、制動單元、充電限流單元、儲能電容箱、逆變單元、電流反饋單元、控制單元、信號接口及處理單元，電氣設(shè)備外部供電單元經(jīng)過整流單元、制動單元、儲能電容箱、逆變單元向伺服電機(jī)供電，整流單元與制動單元之間設(shè)置充電限流單元，逆變單元至伺服電機(jī)的連接電路上設(shè)置電流反饋單元，整流單元、充電限流單元、制動單元、電流反饋單元分別設(shè)有一路輸出至信號接口及處理單元。本發(fā)明能量來自于儲能電容箱，在無須增加外部電氣設(shè)備的供電容量前提下即可直接驅(qū)動伺服電機(jī)，進(jìn)而直接驅(qū)動曲柄；通過直流母線電壓的檢測及補償算法的應(yīng)用，可以抵消波動對控制的擾動，改善控制效果。
文檔編號H02J15/00GK102001189SQ20101051153
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者吳波, 吳蔚, 廖富全 申請人:南京埃斯頓數(shù)字技術(shù)有限公司, 南京埃斯頓自動控制技術(shù)有限公司