摘要：本文介紹了四川英杰電氣有限公司開發(fā)生產(chǎn)的M3R系列全數(shù)字式直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器產(chǎn)品，通過對(duì)產(chǎn)品功能特點(diǎn)、操作使用方法和產(chǎn)品在機(jī)床、擠塑機(jī)等設(shè)備上的應(yīng)用闡述，較完整地介紹了目前這一款在國產(chǎn)調(diào)速器中具有代表性的產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：全數(shù)字 直流 調(diào)速 應(yīng)用

1．引言
　　近年來，雖然交流變頻調(diào)速技術(shù)快速發(fā)展并不斷在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，但實(shí)際上在很多場合直流驅(qū)動(dòng)依然擁有大量的用戶，包括舊設(shè)備的改造以及新設(shè)備上的應(yīng)用；我們所了解的國內(nèi)各主要直流電動(dòng)機(jī)廠商這幾年的出產(chǎn)量也在連續(xù)增長。但是，目前國內(nèi)直流調(diào)速的市場卻基本被西門子、歐陸、CT等壟斷，尤其是在全數(shù)字式的中高端產(chǎn)品領(lǐng)域，國內(nèi)生產(chǎn)廠家寥寥，近乎是空白。
　　英杰電氣公司是一家專業(yè)的電力電子產(chǎn)品研發(fā)、制造企業(yè)，通過多年的經(jīng)驗(yàn)積累和潛心開發(fā)，所推出的全數(shù)字式直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器以其功能齊全、性能穩(wěn)定，已開始在擠塑機(jī)、拉絲機(jī)、焊管機(jī)以及金屬加工機(jī)床等機(jī)械設(shè)備直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上廣泛應(yīng)用，獲得了良好的反饋和認(rèn)可。

2．產(chǎn)品功能特點(diǎn)
　　M3R10系列全數(shù)字直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器,分為M3R10可逆(4Q：4象限驅(qū)動(dòng))與M3D10不可逆(1Q：1象限驅(qū)動(dòng))調(diào)速器。
　　產(chǎn)品采用全數(shù)字化設(shè)計(jì),輸入為三相電源，經(jīng)過AC/DC（交流/直流）變流器提供直流電源輸出，向直流電動(dòng)機(jī)的電樞和勵(lì)磁供電，實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)高性能控制。額定電樞電流從25A至3000A，額定勵(lì)磁電流從10A至80A(取決于電樞額定電流)。主要特點(diǎn)如下：
（1） 3D10全數(shù)字直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器，電樞回路采用三相全控橋結(jié)構(gòu)；
（2） M3R10全數(shù)字直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器，電樞回路采用三相全控橋邏輯無環(huán)流反并聯(lián)結(jié)構(gòu)；
（3） 勵(lì)磁單元獨(dú)立供電，單相全橋可控整流方案，與電樞電源無相位要求，適應(yīng)不同勵(lì)磁的需求；
（4） 主回路、控制一體化，結(jié)構(gòu)緊湊；
（5） 高級(jí)單片機(jī)作為控制核心, 所有的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由微處理器來實(shí)現(xiàn)，有豐富的軟件功能模塊、完善的檢測和保護(hù)功能；
（6） 自帶操作面板、LCD中文顯示，方便的參數(shù)設(shè)定、監(jiān)測；
（7） 多種速度給定方式：
i. 模擬量給定：0～＋10 V（M3D）、-10V～＋10V（M3R）；
ii. 開關(guān)量給定：通過上升、下降軟件模塊實(shí)現(xiàn)；
iii. 通訊給定；
（8） 三種速度反饋方式：
i. 電樞電壓反饋；
ii. 測速機(jī)反饋；
iii. 脈沖編碼器反饋；
（9） 具有多路可編程開關(guān)量和模擬量輸入、輸出；
（10） 具有標(biāo)準(zhǔn)通訊接口及通訊協(xié)議：
　　調(diào)速器配置一個(gè)RS485通訊接口，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議的RTU模式和ASCII模式，支持標(biāo)準(zhǔn)功能3、4、6、16。其中，RTU模式下的數(shù)據(jù)格式為8n2、8e1、8o1；ASCII模式下的數(shù)據(jù)格式為7n2、7e1、7o1。
（11） 開關(guān)量輸入、輸出、通訊、晶閘管回路間電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，安全性能高。
　　M3D10(1Q)：調(diào)速器提供一個(gè)正向直流電流，在一個(gè)象限內(nèi)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)（正向驅(qū)動(dòng)：轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩總是正的），
如圖1。電樞回路為6只晶閘管組成的三相全控橋，如圖2。
　　M3R10(4Q)：調(diào)速器既能供給正向直流電流，又能供給負(fù)向直流電流，即能提供正直流電壓，又能提供負(fù)直流電壓，在四個(gè)象限內(nèi)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。電樞回路由橋1、橋2兩個(gè)三相全控橋反向并聯(lián)組成，如圖3。
在制動(dòng)控制中（正向或反向），把能量從電動(dòng)機(jī)傳輸給交流線路（發(fā)電運(yùn)行）。

3．操作
3.1 操作面板
用操作面板，可對(duì)調(diào)速器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)控等操作，其外形示意如圖4所示：


指示燈（面板上端）功能說明：
準(zhǔn)備好：運(yùn)行有效、無故障時(shí)亮；
運(yùn)行：運(yùn)行時(shí)亮；
正轉(zhuǎn)：正轉(zhuǎn)時(shí)亮；
反轉(zhuǎn)：反轉(zhuǎn)時(shí)亮；
橋1：橋1工作時(shí)亮；
橋2：橋2工作時(shí)亮；
限流：電樞電流限制時(shí)亮；
故障：故障時(shí)亮；
按鍵功能如圖5所示。
參數(shù)內(nèi)容如圖6所示。



3.2操作方法
　　M3R10系列調(diào)速器設(shè)有12個(gè)子菜單，每個(gè)子菜單下設(shè)有數(shù)目不等的參數(shù)單元，見圖7。


參數(shù)操作：圖8以“電樞電壓反饋”更改成“測速機(jī)反饋”（3.10由0改至1）為例，說明參數(shù)設(shè)置方法。

4．工程應(yīng)用
　　英杰電氣公司10年前曾經(jīng)推出一體化的模擬式直流調(diào)速器產(chǎn)品TS3D，在一些沒有可逆要求、調(diào)速范圍和精度不太高的場合曾得到了廣泛應(yīng)用。M3R是英杰電氣公司跟隨數(shù)字化控制技術(shù)的發(fā)展，通過多年的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)積累，潛心研制，不斷總結(jié)改進(jìn)，于2005年初推出的國產(chǎn)中高端調(diào)速器產(chǎn)品。近兩年來該系列產(chǎn)品已經(jīng)在擠塑機(jī)、拉絲機(jī)、焊管機(jī)以及金屬加工機(jī)床等機(jī)械設(shè)備直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上得到廣泛試驗(yàn)使用，運(yùn)行情況反饋非常喜人，逐漸被許多質(zhì)疑國產(chǎn)數(shù)字式直流調(diào)速器的業(yè)內(nèi)專家和用戶所接受，一些機(jī)械設(shè)備廠家已開始批量使用以替代進(jìn)口產(chǎn)品。
4.1在機(jī)床上的應(yīng)用
　　我們在多家機(jī)械加工廠的銑床、鏜床、車床改造上使用了M3R來替代國外進(jìn)口的調(diào)速器產(chǎn)品，分別用在主軸旋轉(zhuǎn)、進(jìn)給等部位。這之中，進(jìn)給部位的控制精度要求最高，而主軸旋轉(zhuǎn)對(duì)穩(wěn)定性有很高的要求。
某機(jī)械廠一臺(tái)2.8×8m龍門銑床，該銑床為60年代原蘇
　　聯(lián)生產(chǎn)的二手設(shè)備，電氣控制部分要求予以數(shù)顯化改造。在主驅(qū)動(dòng)控制電路上，我們采用了3臺(tái)M3R直流調(diào)速器分別控制刀具進(jìn)給、工作臺(tái)和主軸部位的直流電機(jī)（調(diào)速器電樞輸出電流規(guī)格分別為45A、25A、210A），并且采用光電編碼器作為反饋信號(hào)的傳感器（M3R具有測速機(jī)及編碼器等測速信號(hào)反饋接線端子，可以直接連線，充分滿足控制需要）。
　　M3R具有速度環(huán)PID數(shù)字調(diào)節(jié)功能，通過相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定窗口可以對(duì)速度環(huán)響應(yīng)性能進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣相比模擬式產(chǎn)品更便于量化比較所調(diào)參數(shù)，也可以得到更好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。我們通過對(duì)設(shè)備的調(diào)試，直線運(yùn)動(dòng)的定位精度和重復(fù)定位精度均達(dá)到改造設(shè)計(jì)要求；帶載情況下主軸旋轉(zhuǎn)工作的穩(wěn)定性良好，工件加工精度完全達(dá)到客戶要求。
　　在機(jī)械廠的試機(jī)中我們對(duì)斷相保護(hù)功能進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，以防止工廠多臺(tái)設(shè)備起動(dòng)后三相用電不均，導(dǎo)致調(diào)速器頻繁停機(jī)情況出現(xiàn)。這一優(yōu)化功能對(duì)于許多機(jī)械加工廠都有實(shí)際意義。

4.2在塑機(jī)上的應(yīng)用
　　低速大力矩輸出的穩(wěn)定性是調(diào)速器的一個(gè)重要性能指標(biāo)，對(duì)于擠塑機(jī)而言對(duì)此也有較高的要求，以達(dá)到保證擠出量的均勻性。在華東地區(qū)的多家塑機(jī)廠，已有多臺(tái)擠塑機(jī)直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用M3D10調(diào)速器。通過長時(shí)間負(fù)荷試機(jī)運(yùn)行，低速大力矩輸出穩(wěn)定性以及其它各項(xiàng)主要指標(biāo)均達(dá)到控制要求，客戶非常滿意。

5．結(jié)束語
　　M3R系列產(chǎn)品具有完善的功能（滿足多種需要的控制、通訊、信息查詢和保護(hù)功能）、調(diào)速精度高、性能穩(wěn)定、友好的中文人機(jī)界面（使國內(nèi)用戶更容易操作）。相比于國外品牌，除了毫不遜色的性能和質(zhì)量，更重要的優(yōu)勢在于及時(shí)充分的技術(shù)服務(wù)以及合理的價(jià)格定位。通過一段時(shí)間的推廣應(yīng)用，已得到非常良好的反饋，是一款值得進(jìn)一步推廣的國產(chǎn)高品質(zhì)電力電子產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：
[1] 四川英杰電氣有限公司. M3R10系列全數(shù)字直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器用戶手冊，2006.