變頻調速數(shù)控機床運行過程能量特性及節(jié)能技術研究.pdf

1、我國機床裝備擁有量居世界第一，耗電總量驚人。同時，大量統(tǒng)計調查表明：機床能量利用率非常低下。因此對機床運行過程能量特性及節(jié)能技術的研究意義重大。
　　 本文針對已有研究在數(shù)控機床能量特性方面的不足，在國家自然科學基金課題(編號：50775228)和國家科技支撐計劃項目(編號：2006BAF02A03)的支持下，對我國目前廣泛應用的變頻器調速數(shù)控機床的能量特性及節(jié)能技術展開了研究。其主要內容包括：
　　 根據(jù)變頻調速數(shù)控機

2、床運行過程的能量傳輸特點，建立了變頻調速類數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的能量流程，分析了機床主電機功率傳輸特性和機械傳動系統(tǒng)功率傳輸特性及其各部分的能量損耗規(guī)律；在上述研究基礎上，建立了變頻調速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的動態(tài)功率平衡方程。該方程相對于普通機床功率平衡方程，具有變頻器自身存在較大的能量損耗、變頻器輸出的非正弦波形電壓帶來的電氣諧波損耗和機械傳動系統(tǒng)的機械脈動損耗、主傳動系統(tǒng)當量角速度具有一致連續(xù)性等三個重要特點。并在上述功率平衡方程的基礎

3、上分析了變頻調速數(shù)控機床運行過程的能量利用率和能量損失特性。
　　 基于上述功率方程和能量損失特性，對變頻調速數(shù)控機床運行過程的節(jié)能途徑進行了分析，指出了從四個途徑來系統(tǒng)地考慮機床運行過程的節(jié)能問題。機床加工過程工步間空載運行過程是一個能量損耗過程，是造成機床能量利用率低的直接原因之一。本文根據(jù)變頻調速數(shù)控機床工步間空載運行過程轉速和時間已知并且轉速可無級變頻調節(jié)等三個特點和條件，提出了一種機床空載運行時動態(tài)調節(jié)機床空載運行轉速

4、、使得空載運行過程能量消耗達到最低的變頻調速數(shù)控機床工步間空載運行狀態(tài)的調速節(jié)能方法。當數(shù)控機床加工過程工步間空載運行時間大于某一臨界值時，采取工步間停機后再啟動策略就可以取得比調速節(jié)能更好的節(jié)能效果；為此本文建立了基于臨界值確定方法和節(jié)能百分比計算方法的數(shù)控機床工步間空載運行時停機節(jié)能的實用方法。根據(jù)電機的轉差率的變化，通過調節(jié)變頻器裝置的輸出電壓來控制電機運行轉差率，并基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型參考自適應的控制算法實現(xiàn)了交流異步電動機在不同負