高性能数控机床讨论管理论文 1 引言 数控机床要求驱动系统调速范围宽、速度精度高、响应速度快、加减速性能好，保护功能强等。 本文介绍一种高性能数控机床沟通主轴驱动系统。该系统以智能功率模块 IPM 为逆变器开关元件，以 MCS96 系列双单片机为主控制器，控制算法采纳全数字转差频率式矢量控制。主控制器采纳双 CPU 结构，一片 CPU 完成速度外环控制、监控及显示等；另一片 CPU 用于电机高速控制，80C196MC 完成电流内环控制。两片 CPU 之间通过共享 RAM 进行通讯，有效地解决了一般 CPU 计算能力不强的问题。主回路采纳由智能功率模块 IPM 组成的电压型交直交逆变器。该系统还具有功能齐全的检测与保护电路等。 实验表明该系统具有良好的静态和动态性能，能够满足数控机床对驱动系统的上述要求。 2 主回路 主回路采纳交直交电压型结构，主要由整流电路、滤波器及逆变电路等组成。逆变电路采纳新型功率器件—智能功率模块(IntelligentPowerModule，简称 IPM)。智能功率模块 IPM 是一种先进的混合集成智能功率模块，它由高速、低耗的 IGBT 芯片和优化的门极驱动及过流、短路、欠压和过热保护电路组成，是继 IGBT 之后电力电子技术领域的又一革新性成果。由于 IPM 内部采纳了能连续监测功率器件电流的 IGBT 芯片，实现了高效的过流保护和短路保护；IPM 内部还集成了过热和欠压保护电路，大大提高了系统可靠性；IPM 内部还集成了绝缘栅双极型晶体管 IGBT 及其驱动电路，缩短了产品开发周期；IPM 通态损耗和开关损耗都较低，减少了散热片尺寸，降低了成本。所以，与 IGBT 相比，智能功率模块 IPM 具有明显的优势。 3 控制电路 为了实现数控机床的快速实时和可靠控制，控制电路采纳80C196MC-80C196KC 双单片机结构，如图 1 所示。 图 1 中，80C196MCCPU 具有较高的运算速度和较强的控制能力，它的任务是完成要求实时性高的电流内环控制，产生PWM 控制信号，完成保护等功能。特别是 80C196MC 片内含有 3相波形发生器 WFG(WaveFormGenerator)。WFG 具有 3 个同步的 PWM 模块，每个模块包含一个相位比较寄存器，一个无信号时间(dead-time)发生器和一对可编程的输出。WFG 可以产生独立的3 对 PWM 波形，它们具有共同的载波频率、无信号时间和操作方式，一旦启动之后，WFG 只要求 CPU 在改变 PWM 的占空比时加以干预。如采纳 16MHz 晶振时，中心对准的 PWM 的载波周期为...
