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        變頻器與伺服的區別

        2023-05-19 18:45:37

        一、兩者的共同點(diǎn):



        伺服的基本概念是準確、精確、快速定位。變頻是伺服控制的一個(gè)必須的內部環(huán)節,伺服驅動(dòng)器中同樣存在變頻(要進(jìn)行無(wú)級調速)。但伺服將電流環(huán)速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合進(jìn)行控制,這是很大的區別。除此外,伺服電機的構造與普通電機是有區別的,要滿(mǎn)足快速響應和準確定位?,F在市面上流通的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服,但這種電機受工藝限制,很難做到很大的功率,十幾KW以上的同步伺服價(jià)格及其昂貴,這樣在現場(chǎng)應用允許的情況下多采用交流異步伺服,這時(shí)很多驅動(dòng)器就是高端變頻器,帶編碼器反饋閉環(huán)控制。所謂伺服就是要滿(mǎn)足準確、精確、快速定位,只要滿(mǎn)足就不存在伺服變頻之爭。


        交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應用了變頻的技術(shù),在直流電機的伺服控制的基礎上通過(guò)變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來(lái)實(shí)現的,也就是說(shuō)交流伺服電機必然有變頻的這一環(huán)節:變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電,然后通過(guò)可控制門(mén)極的各類(lèi)晶體管(IGBT,IGCT等)通過(guò)載波頻率和PWM調節逆變?yōu)轭l率可調的波形類(lèi)似于正余弦的脈動(dòng)電,由于頻率可調,所以交流電機的速度就可調了(n=60f/p,n轉速,f頻率,p極對數)


        二、談?wù)勛冾l器:


        簡(jiǎn)單的變頻器只能調節交流電機的速度,這時(shí)可以開(kāi)環(huán)也可以閉環(huán)要視控制方式和變頻器而定,這就是傳統意義上的V/F控制方式?,F在很多的變頻已經(jīng)通過(guò)數學(xué)模型的建立,將交流電機的定子磁場(chǎng)UVW3相轉化為可以控制電機轉速和轉矩的兩個(gè)電流的分量,現在大多數能進(jìn)行力矩控制的著(zhù)名品牌的變頻器都是采用這樣方式控制力矩,UVW每相的輸出要加霍爾效應的電流檢測裝置,采樣反饋后構成閉環(huán)負反饋的電流環(huán)的PID調節;ABB的變頻又提出和這樣方式不同的直接轉矩控制技術(shù),具體請查閱有關(guān)資料。這樣可以既控制電機的速度也可控制電機的力矩,而且速度的控制精度優(yōu)于v/f控制,編碼器反饋也可加可不加,加的時(shí)候控制精度和響應特性要好很多。


        三、談?wù)勊欧?


        驅動(dòng)器方面:伺服驅動(dòng)器在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下,在驅動(dòng)器內部的電流環(huán),速度環(huán)和位置環(huán)(變頻器沒(méi)有該環(huán))都進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運算,在功能上也比傳統的變頻強大很多,主要的一點(diǎn)可以進(jìn)行精確的位置控制。通過(guò)上位控制器發(fā)送的脈沖序列來(lái)控制速度和位置(當然也有些伺服內部集成了控制單元或通過(guò)總線(xiàn)通訊的方式直接將位置和速度等參數設定在驅動(dòng)器里),驅動(dòng)器內部的算法和更快更精確的計算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更優(yōu)越于變頻器。


        電機方面:伺服電機的材料、結構和加工工藝要遠遠高于變頻器驅動(dòng)的交流電機(一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類(lèi)變頻電機),也就是說(shuō)當驅動(dòng)器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時(shí),伺服電機就能根據電源變化產(chǎn)生響應的動(dòng)作變化,響應特性和抗過(guò)載能力遠遠高于變頻器驅動(dòng)的交流電機,電機方面的嚴重差異也是兩者性能不同的根本。就是說(shuō)不是變頻器輸出不了變化那么快的電源信號,而是電機本身就反應不了,所以在變頻的內部算法設定時(shí)為了保護電機做了相應的過(guò)載設定。當然即使不設定變頻器的輸出能力還是有限的,有些性能優(yōu)良的變頻器就可以直接驅動(dòng)伺服電機?。?!


        四、談?wù)劷涣麟姍C:


        交流電機一般分為同步和異步電機


        1、交流同步電機:就是轉子是由永磁材料構成,所以轉動(dòng)后,隨著(zhù)電機的定子旋轉磁場(chǎng)的變化,轉子也做響應頻率的速度變化,而且轉子速度=定子速度,所以稱(chēng)“同步”。


        2、交流異步電機:轉子由感應線(xiàn)圈和材料構成。轉動(dòng)后,定子產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng),磁場(chǎng)切割定子的感應線(xiàn)圈,轉子線(xiàn)圈產(chǎn)生感應電流,進(jìn)而轉子產(chǎn)生感應磁場(chǎng),感應磁場(chǎng)追隨定子旋轉磁場(chǎng)的變化,但轉子的磁場(chǎng)變化永遠小于定子的變化,一旦等于就沒(méi)有變化的磁場(chǎng)切割轉子的感應線(xiàn)圈,轉子線(xiàn)圈中也就沒(méi)有了感應電流,轉子磁場(chǎng)消失,轉子失速又與定子產(chǎn)生速度差又重新獲得感應電流。。。所以在交流異步電機里有個(gè)關(guān)鍵的參數是轉差率就是轉子與定子的速度差的比率。


        3、對應交流同步和異步電機變頻器就有相映的同步變頻器和異步變頻器,伺服電機也有交流同步伺服和交流異步伺服,當然變頻器里交流異步變頻常見(jiàn),伺服則交流同步伺服常見(jiàn)。


        五、應用


        由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同,所以應用也不大相同:


        1、在速度控制和力矩控制的場(chǎng)合要求不是很高的一般用變頻器,也有在上位加位置反饋信號構成閉環(huán)用變頻進(jìn)行位置控制的,精度和響應都不高?,F有些變頻也接受脈沖序列信號控制速度的,但好象不能直接控制位置。


        2、在有嚴格位置控制要求的場(chǎng)合中只能用伺服來(lái)實(shí)現,還有就是伺服的響應速度遠遠大于變頻,有些對速度的精度和響應要求高的場(chǎng)合也用伺服控制,能用變頻控制的運動(dòng)的場(chǎng)合幾乎都能用伺服取代,關(guān)鍵是兩點(diǎn):一是價(jià)格伺服遠遠高于變頻,二是功率的原因:變頻最大的能做到幾百KW,甚至更高,伺服最大就幾十KW。


        專(zhuān)用變頻器


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        變頻器,通用變頻器,變頻器廠(chǎng)家

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