6SC650 系列交流主轴驱动系统

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6SC650 系列产品简介
6SC650 系列交流主轴驱动系统是 SIEMENS 公司 20 世纪 80 年代末开发的产品，P 它与 1PH5/6 系列三相感应式主轴电动机配套，可组成完整的数控机床的主轴驱动系统，实现自动变速，主轴定向准停控制和 C 轴控制功能。
6SC650 系列主轴驱动系统采用数字控制、闭环调节，并通过磁场定向、矢量变换控制系统，将电动机的三相定子电流解耦成励磁电流和转矩电流，进行独立的闭环控制，使之具有与直流电动机控制系统相媲美的准确、快速稳定的控制特性。驱动器通过选择功能组件还可以实现 C 轴的进给控制和独立的主轴定向准停控制。
驱动器可以直接连接三相 380V，50/60Hz 电源。整流主回路由 6 只晶闸管，组成三相全控桥式整流电路，通过对晶闸管导通角的控制，可以工作在整流方式，向直流母线供电；制动时也可工作于逆变方式，实现能量回馈电网的再生制动。
驱动器正常工作时，控制电路将整流直流母线电压调节在 575V±2％范围，在再生制动逆变工作时，由控制电路完成对整流电路的极性变换，实现能量的回馈。
逆变主回路采用 6 只反并联带续流二极管的功率晶体管，通过控制电路对磁场矢量的运算与控制，可输出具有精确的频率、幅值和相位的三相正弦波脉宽调制(SPWM)电压，使主电动机获得所需的转矩电流和励磁电流。输出的三相 SPWM 电压的幅值范围为 0~430V，频率控制范围为 0~300Hz。
在再生制动时，电动机能量通过该变流器的 6 只续流二极管对直流母线的耦合电容充电，当电容上的电压超过 600V 时，就通过控制调节器和整流主回路触发角，使整流回路工作在逆变状态上的电能逆变回馈到电网。6 只逆变晶体管有独立的驱动电路，通过对各只功率管的 Uce：和 Ube：进行监控，可以有效防止电动机超载并对电动机绕组短路进行保护。
驱动器的闭环转速和转矩控制由两只 16 位微处理器(80186)为核心控制组件完成，动机的实际转速检测通过装在电动机轴上的编码器进行。
2 6SC650 系列主轴驱动器主要组成部件
6SC650 系列交流主轴驱动器对于不同的规格，其主要组件基本相同，但在结构上，根据其功率大小分为两种规格，即小功率的 6SC6502/3(输出电流 20/30A)系列，其功率部件直接安装在功率模块 A1上；大功率的 6SC6504 至 6SC6520 系列(输出电流 40-200A)，其功率部件安装在散热器上，散热器直接装配在机柜内壁。整个驱动器主要由以下模块构成。
(1)控制器模块 N1 它用于对驱动器的调节与控制，主要包括两只 CPU(80186)，以及必要的软件(5片 EPROM)。在驱动器中，控制器模块的作用主要是形成整流主回路的触发脉冲控制信号，以及进行矢量变换计算，产生 PWM 调制信号。(2)输入/输出(I/O)模块 U1 此模块通过 U/F 转换器用于进行各种模拟信号的处理。
(3)电源模块 G01 和电源控制模块 G02G01 和 G02 用于产生控制电路所需的各种辅助电源电压，在G02 上还可以输出各种继电器信号(如超温、速度、监视等信号)，以便 NC 或 PLC 进行控制。
(4)C轴驱动模块选件A73通过此选择功能，可以控制交流主轴驱动系统在低速下(0.01~375r/min)进行位置控制，此时主轴电动机必须装备 18000 脉冲/r 的正、余弦编码器。
(5)主轴定向准停模块 A74(选件)使用本功能，可以使主轴驱动系统在不使用 NC 的位置控制功能的前提下，实现主轴的定向准停控制。主轴位置给定可由内部参数设定或通过接口从外部输入 16 位位置给定信号。
(6)主轴定向准停与定位模块 A75(选件)它是集成了 A73 与 A74 功能的组件，同时具有以上 A73 与A74 的功能。
(7)整流模块 A0 该模块安装在机架上，主要为主电路晶闸管及相应的阻容保护电路。
(8)功率晶体管模块 A1 该模块安装在机架上，主要为逆变晶体管及相应的阻容保护电路。