变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测方法技术

本发明专利技术提供的变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测方法，通过获取检测变频调速数控机床主轴电机输出功率所需要的基础数据和主轴电机空载功率与频率的表达式，只需在线测取变频调速数控机床主轴电机在加工过程中的实时输入功率、输入电压以及供电频率，即可实时地在线检测出主轴电机的输出功率。其在线检测过程简单易操作，且对现有变频调速数控机床普遍适用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供的，通过获取检测变频调速数控机床主轴电机输出功率所需要的基础数据和主轴电机空载功率与频率的表达式，只需在线测取变频调速数控机床主轴电机在加工过程中的实时输入功率、输入电压以及供电频率，即可实时地在线检测出主轴电机的输出功率。其在线检测过程简单易操作，且对现有变频调速数控机床普遍适用。【专利说明】
本专利技术属于机床节能
，涉及一种。
技术介绍
随着机械加工能量效率的研究和应用正在全球迅速兴起，需要分析机床各组成部分或环节的能量损耗。在进行机床能耗试验、机床电机效率试验以及研究机床节能技术时，都需要检测机床主轴电机输出功率的大小。由于机床主轴电机已与机床固联，因而想要直接检测主轴电机的输出功率非常困难。数控机床是数字控制机床(Computernumerical control machine tools)的简称，数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床。目前我国变频调速的数控机床使用量愈来愈大，正逐步淘汰普通机床。普通机床电机输出功率的LKP检测方法，解决了异步电机拖动的普通机床主轴电机输出功率的检测问题，在机床界得到了较多的引用和应用。但是由于变频调速数控机床中，变频器供电的主轴电机的功率损耗除由标准的正弦交流电所引起的各项损耗外，还包括由谐波电流所引起的一些附加损耗组成；在变频调速过程中，供电频率的变化，还将导致电机阻抗、机械损耗等发生变化；LKP检测方法没有考虑谐波损耗以及由供电频率改变引起的变化，导致该方法无法适用变频调速数控机床。因此，如何快速有效地对变频调速数控机床主轴电机输出功率进行在线检测，是目前变频调速数控机床节能技术研究领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术提供一种,通过测量主轴电机的输入功率、电压和频率并结合主轴电机额定值和空载值，便可在线检测主轴电机在不同状态下的输出功率，以解决现有技术中难以有效地对变频调速数控机床主轴电机输出功率进行在线检测的问题。为解决上述技术问题，实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下:，包括以下步骤:I)获取检测变频调速数控机床主轴电机输出功率所需要的基础数据:包括主轴电机的基频fN、额定电压Un、额定功率Pn、额定效率ΠΝ、变频器对电机的补偿电压Λ U ；2)获取基频下调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式Ptll (f)，以及基频上调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式Ptl2 (f)，f为变频器对主轴电机的供电频率；3)实时测量变频调速数控机床主轴电机在加工过程中的输入电压Ua、供电频率fa以及输入功率Pi ；4)由上述数据计算得到主轴电机在当前状态下的空载功率Ptla以及参数b ;5)计算得到当前状态下变频调速数控机床主轴电机的输出功率P2，并将输出功率P2作为变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测的输出；【权利要求】1.，其特征在于，包括以下步骤: 1)获取检测变频调速数控机床主轴电机输出功率所需要的基础数据:包括主轴电机的基频fN、额定电压Un、额定功率Pn、额定效率ΠΝ、变频器对电机的补偿电压Λ U ； 2)获取基频下调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式4(f)，以及基频上调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式Ptl2 (f)，f为变频器对主轴电机的供电频率； 3)实时测量变频调速数控机床主轴电机在加工过程中的输入电压Ua、供电频率fa以及输入功率Pi ； 4)由上述数据计算得到主轴电机在当前状态下的空载功率Ptla以及参数b; 5)计算得到当前状态下变频调速数控机床主轴电机的输出功率P2,并将输出功率P2作为变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测的输出； 2.如权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤4具体为:所述主轴电机在当前状态下的空载功率Ptla的计算公式为: 3.如权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤4具体为:所述主轴电机在当前状态下的空载功率Ptla的计算公式为: 4.如权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤2具体为:获取电机在不同频率下的空载功率，通过曲线拟合的方法获取所述基频下调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式Ptll (f)，以及所述基频上调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式Ptl2 (f)。5.如权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤2具体为:测量机床在电机空载时，不同频率下的主轴电机输入功率，以该功率值近似代替主轴电机的空载功率值，通过曲线拟合的方法获取所述基频下调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式Ptll (f)，以及所述基频上调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式Ptl2⑴。6.如权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤2具体为:获取主轴电机在基频fN时的空载功率巧/￥与实测输入电圧& ,；获取主轴电机在最小工作频率fmin下的空载功率巧与实测输入电压; 将fmin，fN, Un, Δ U带入公式，得到主轴电机在最小工作频率fmin下的电压i7Ini: 【文档编号】B23Q17/00GK103921173SQ201410196001【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日 【专利技术者】刘飞, 刘培基, 刘高君 申请人:重庆大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取检测变频调速数控机床主轴电机输出功率所需要的基础数据：包括主轴电机的基频fN、额定电压UN、额定功率PN、额定效率ηN、变频器对电机的补偿电压△U；2)获取基频下调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式P01(f)，以及基频上调阶段，主轴电机空载功率与供电频率的表达式P02(f)，f为变频器对主轴电机的供电频率；3)实时测量变频调速数控机床主轴电机在加工过程中的输入电压Ua、供电频率fa以及输入功率Pi；4)由上述数据计算得到主轴电机在当前状态下的空载功率P0a以及参数b；5)计算得到当前状态下变频调速数控机床主轴电机的输出功率P2，并将输出功率P2作为变频调速数控机床主轴电机输出功率的在线检测的输出；P2=-PN+PN2+4b(Pi-P0a)2bPN.]]>

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，刘培基，刘高君，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85