αi驱动总体设计方案优化

1.组成与安装

αi系列驱动为FANUC公司生产的高性能驱动产品，它采用了模块化结构。αi驱动器由电源模块（简称αiPS或PSM）、伺服模块（简称αiSV或SVM）和主轴模块（简称αiSP或SPM）组成。作为驱动器的附件，还可根据需要选择电源变压器、滤波电抗器等。

αi系列驱动器的外形和模块安装如图7.1-1所示，模块从左到右的安装次序为电源模块、主轴模块和伺服模块。其中，电源模块为1个，主轴、伺服模块可根据需要安装多个。

图7.1-1 αi系列驱动器组成

a）外形 b）模块安装

2.综合连接

αi系列驱动器的综合连接要求如图7.1-2所示。

在不使用FANUC串行主轴的机床上，可以不安装主轴模块，此时伺服模块直接与电源模块连接。

图7.1-2 αi驱动器综合连接图

驱动器的电源模块主要用于整流和直流母线电压控制，并为主轴、伺服模块的逆变主回路提供公共的直流母线电压；电源模块需要连接主电源、控制电源、急停输入、主接触器控制输出、断电检测信号输出等外部输入/输出。主轴模块用于主轴电动机的控制，主轴模块需要连接主轴I/O-Link总线、主轴电动机电枢、位置检测编码器等外部输入/输出。伺服模块用于伺服电动机控制，伺服模块需要连接FSSB总线、伺服电动机电枢、位置检测编码器等外部输入/输出。在驱动器内部，电源模块和主轴模块、伺服模块间需要连接直流母线和控制总线。

3.主电路设计

αi系列驱动器的主电路包括电源模块的主电源输入、控制电源输入以及主轴模块、伺服模块的电枢电路等部分，主轴电动机和伺服电动机的电枢直接连接到相应模块的逆变输出。

αi系列驱动器的主电源和控制电源输入主电路与电源模块（PSM）连接。标准型驱动器的输入电压为3～AC200V；高电压（HV型）的输入为3～AC400V。αi驱动器的控制电源输入为单相AC200V。

FS-0iD常用的AC200V输入标准型驱动器的主电路推荐使用图7.1-3所示的电路；采用HV型驱动器时，如果主电源电压为3～AC380/400V，则不需要安装图中的伺服变压器和进线断路器。

图7.1-3 αi驱动器主电路设计

主电路设计要点如下。(www.xing528.com)

1）主电源输入一般应使用伺服变压器，伺服变压器不但可转换电压，而且还可起到隔离作用；变压器一次侧应安装短路保护的断路器。

2）AC200V输入标准型驱动器的AC200V控制电源一般直接从伺服变压器的输出侧引出，变压器的付边应独立安装主电源、控制电源保护断路器。

3）驱动器的容量较大，主电源进线应安装RC吸收器，抑制浪涌电压。由于浪涌电压吸收器本身为保护器件，极易产生损坏，故需要安装短路保护断路器。为了简化设计、降低成本，浪涌电压吸收器的保护断路器可与驱动器辅助部件，如主轴电动机风机、驱动器风机等AC200V供电电路共用。

4）驱动器主电源输入必须在驱动器完全正常时才能加入，故主电源输入必须安装主接触器，主接触器的通/断控制电路需要串联驱动器的主接触器控制触点。驱动器通电时，应先加入控制电源，如驱动器无故障，主接触器控制触点将接通，允许加入主电源；当驱动器发生故障时，主接触器控制触点将断开，这时可立即断开主接触器、切断主电源输入。

5）为防止驱动器引起的电网畸变，保证轻载时的电流连续，主电源输入电路应安装滤波电抗器。

4.电源要求

αi系列驱动器对主电源的输入要求如下。

输入电压：200V输入标准型为3～AC200-240V，允许变化范围为-15%～+10%（170～264V）；HV型为3～AC400～480V，允许变化范围为-15%～+10%（340～528V）。

输入频率：50/60Hz，允许变化范围为±1Hz。

输出阻抗：在最大负载时，电压波动应小于7%；

平衡要求：三相不平衡性小于额定电压的±5%。

主电源的输入容量与电源模块规格有关，主电源的线径可参照表7.1-1选择，主电路短路保护断路器的额定电流可按照模块输入电流的1～1.5倍选择。

表7.1-1 αi驱动器主电源连接要求

αi系列驱动器对控制电源输入的要求如下：

输入电压：单相AC200-240V，允许变化范围为-15%～+10%（170～264V）。

输入频率：50/60Hz，允许变化范围为±1Hz。

输入容量：0.7kV·A。