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浅析伺服电机与变频器的比较

2020-07-01 09:48:33

伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流电机,属于伺服系统的一部分,主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品。

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。电机起动时,起动电流和电压很高,这对电机电枢线圈不利,所以用电机启动器降低电机启动时的电流和电压。

伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置和转速,伺服电机驱动器接收电机编码器的反馈信号,并和指令脉冲进行比较,从而构成了一个位置的半闭环控制,使被控系统工作在设定状态。


SXW178直线电机


可以这样假设,把伺服驱动器假设为变频器,把伺服电机设为普通的异步电机即可,换言之,伺服驱动器可以根据我们的需要设定功能参数并发送给伺服电机,伺服电机就会按照伺服驱动器功能参数的设定值来进行工作,只不过伺服驱动器与伺服电机这个组合的控制精度要远大于变频器与普通电机的组合。

交流伺服的发展借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的伺服控制的基础上通过变频PWM方式模仿直线电机的控制方式来实现的,也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节。与变频器一样,也是将工频交流电先整流成直流电,然后直线电机厂家通过可控制门极的各类晶体管(IGBT,IGCT等)通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的交流电,波形类似于正余弦的脉动电。进行了比一般变频更精准的控制技术和算法运算,主要的一点可以进行精准的位置控制。

从应用角度而言,两者各自优势可以从速度稳定性、加载负载稳定性、控制对象上进行对比。伺服驱动器一般控制同步电机,变频器一般控制异步电机。变频器主要功能是调速,伺服在调速、定位、精度上更高,功能也更强大。对升降速、高速启停、转矩控制要求非常高的行业与领域,伺服比变频有着明显的优势。当然,从控制原理上来讲,如果变频器匹配相应的编码器,也可以达到直流无刷矢量伺服电机的性能要求。

伺服驱动器发展了变频技术,在驱动器内部的电流环,速度环和位置环(变频器没有该环)都进行了比一般变频更精准的控制技术和算法运算,主要的一点可以进行精准的位置控制。

近年来,高端变频技术在不断发展,配合机电时间常数小的电机也能完成伺服的精准定位跟踪工程,特别是在大功率场合,伺服本身的功能就是精准快速定位跟踪,变频器做到这个程度那就是伺服了,目前从企业的发展来看,变频器厂家推出伺服产品,无论是在技术基础还是在销售渠道商都占据一定的优势,已经成为越来越多的变频器厂家的发展方向。


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