数控系统功率驱动直流和交流供电哪种更省线？ 点击：972 | 回复：12
发表于：2007-10-03 21:12:00
楼主
大型机床的数控系统中大功率伺服和主轴的功率驱动的大截面动力缆动辄数十米，其成本也相当可观，如果采用集中整流，共用直流母线，为分布式驱动器供电，是否会比采用交流供电，分布式驱动器各自整流独立供电更省动力线呢？
仔细想想，觉得大型机床采用分布式驱动器后，伺服驱动的三相动力输出缆长度可以比集中式电柜方案减少很多，避免因高频PWM导致的集肤效应而过多的增加导线的实际阻抗，而且也有利于减少PWM功率电压/电流的对外电磁辐射和噪声，因此总体上来讲可以在驱动电流相当的前提下使用截面相对较小的动力缆，因而从总体上起到节省成本的作用。
其意义并非只是直流母线供电和工频交流供电间的差异，该差异则是几乎可以被忽略的。
发表于：2007-10-07 18:58:00
4楼
很高兴两位朋友在回帖中坦言自己的观点，之所以提这个话题，是想讨论这样一种设计思路，如果在机床中采用一体化伺服驱动方案，即驱动随电机分布安装，而不是传统的集中布置于电柜内，则这些分布式驱动的供电既可以采用直流供电，也可以采用交流供电。
据说采用直流供电，不仅可以使各个分布式驱动省却功率整流和滤波环节，缩减体积，减小发热，而且还交流供电相比，还具有有效减小动力电缆线径的作用，大大节约线缆成本的作用。一开始对这种节约线缆成本的概念不甚理解，觉得就集肤效应而言，应该对工频供电线缆影响甚微，所以直流供电对线径的贡献十分有限，唯一的好处就是节省分布式驱动的体积。
后来仔细分析后才发现，在伺服驱动中，真正可导致克服集肤效应的来源在于驱动器的三相宽频PWM动力输出，而分布式一体化驱动可以将驱动器到电机的动力输出电缆的长度减到最小，和集中布置的电柜方案相比，线径和实际阻抗受制于集肤效应的三相宽频PWM动力传输电缆的长度极大地减少了，因此线径的真正节省体现在这一环节，而不是直流供电环节。
在大型龙门铣等大型机床中，采用分布式驱动器，不仅可以极大地减小伺服驱动的三相动力输出缆长度，避免为克服宽频PWM导致的集肤效应加大传输阻抗而增加的电缆线径，而且也有利于减少宽频PWM动力传输电压/电流的对外电磁辐射和噪声。
总之，在驱动电流相当的前提下，和传统的电柜集中布置方案相比，分布式一体化伺服驱动具有以下优势：
1.采用直流母线集中供电，每个分布式驱动器无需独立的功率整流和滤波环节，因而体积更小，发热更低，结构更为紧凑；
2.可以最大限度地减小伺服驱动的三相宽频PWM动力输出电缆的长度，极大地克服因集肤效应而导致的传输阻抗增大，从总体上减小动力传输电缆的线径，以及相应的传感器信号传输电缆的长度，节约数控系统的电缆成本。
3.有利于减少宽频PWM动力传输的对外电磁辐射和噪声。
至于集中供电的大功率的直流电源和各个分布式驱动器所能节省的整流滤波电路的成本差异问题，则显得相对次要了。
据说采用直流供电，不仅可以使各个分布式驱动省却功率整流和滤波环节，缩减体积，减小发热，而且还交流供电相比，还具有有效减小动力电缆线径的作用，大大节约线缆成本的作用。一开始对这种节约线缆成本的概念不甚理解，觉得就集肤效应而言，应该对工频供电线缆影响甚微，所以直流供电对线径的贡献十分有限，唯一的好处就是节省分布式驱动的体积。
后来仔细分析后才发现，在伺服驱动中，真正可导致克服集肤效应的来源在于驱动器的三相宽频PWM动力输出，而分布式一体化驱动可以将驱动器到电机的动力输出电缆的长度减到最小，和集中布置的电柜方案相比，线径和实际阻抗受制于集肤效应的三相宽频PWM动力传输电缆的长度极大地减少了，因此线径的真正节省体现在这一环节，而不是直流供电环节。
在大型龙门铣等大型机床中，采用分布式驱动器，不仅可以极大地减小伺服驱动的三相动力输出缆长度，避免为克服宽频PWM导致的集肤效应加大传输阻抗而增加的电缆线径，而且也有利于减少宽频PWM动力传输电压/电流的对外电磁辐射和噪声。
总之，在驱动电流相当的前提下，和传统的电柜集中布置方案相比，分布式一体化伺服驱动具有以下优势：
1.采用直流母线集中供电，每个分布式驱动器无需独立的功率整流和滤波环节，因而体积更小，发热更低，结构更为紧凑；
2.可以最大限度地减小伺服驱动的三相宽频PWM动力输出电缆的长度，极大地克服因集肤效应而导致的传输阻抗增大，从总体上减小动力传输电缆的线径，以及相应的传感器信号传输电缆的长度，节约数控系统的电缆成本。
3.有利于减少宽频PWM动力传输的对外电磁辐射和噪声。
至于集中供电的大功率的直流电源和各个分布式驱动器所能节省的整流滤波电路的成本差异问题，则显得相对次要了。
发表于：2007-10-09 09:00:00
9楼
其实相对于节省电缆钱，我更看好直流供电在有利于减少宽频PWM动力传输的对外电磁辐射和噪声的优势的特性。大功率场合，干扰问题一出现就让人很苦恼。极大的影响调试进度，和使用效果。对于一台机床而言，尤其是高端机床而言，电缆钱不会差出太多。如果能早几天交付客户使用，或者将故障停机时间缩短，说不定省出的时间，加工工件创造的价值已经比电缆钱多很多了。
另外如果国内厂家推直流总线结构，恐怕眼前最重要的是先在性能上赢得客户的认同，至于说价格吗，即使是小批量国产的也还是有一定优势的，而且有了量，必然还有进一步下降的空间。
业内确有企业拿下了大型龙门铣的设计任务，也是要用国产的整套系统，似乎也要用直流母线供电。关注中，期待能有一个好的结果，为中国人争一口气。
另外如果国内厂家推直流总线结构，恐怕眼前最重要的是先在性能上赢得客户的认同，至于说价格吗，即使是小批量国产的也还是有一定优势的，而且有了量，必然还有进一步下降的空间。
业内确有企业拿下了大型龙门铣的设计任务，也是要用国产的整套系统，似乎也要用直流母线供电。关注中，期待能有一个好的结果，为中国人争一口气。
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