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智恩科技 || 伺服電機、變頻電機、普通電機不要再傻傻分不清楚了!

作者:admin 發布日期:2020/12/31 關注次數: 二維碼分享

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必須的內部環節,伺服驅動器中同樣存在變頻(要進行無級調速)。但伺服將電流環速度環或者位置環都閉合進行控制,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,要滿足快速響應和準確定位。

現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以上的同步伺服價格及其昂貴,這樣在現場應用允許的情況下多采用交流異步伺服,這時很多驅動器就是高端變頻器,帶編碼器反饋閉環控制。所謂伺服就是要滿足準確、精確、快速定位,只要滿足就不存在伺服變頻之爭。


1、伺服和變頻的共同點

交流伺服的技術本身就是借鑒并應用了變頻的技術,在直流電機的伺服控制的基礎上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現的,也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環節。

變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電,然后通過可控制門極的各類晶體管(IGBT,IGCT等)通過載波頻率和PWM調節逆變為頻率可調的波形類似于正余弦的脈動電,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)。

2、談談變頻器

簡單的變頻器只能調節交流電機的速度,這時可以開環也可以閉環,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。

現在很多的變頻已經通過數學模型的建立,將交流電機的定子磁場UVW3相轉化為可以控制電機轉速和轉矩的兩個電流的分量,現在大多數能進行力矩控制的著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負反饋的電流環的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,具體請查閱有關資料。

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于v/f控制,編碼器反饋也可加可不加,加的時候控制精度和響應特性要好很多。


3、談談伺服


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

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的交流電機(一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類變頻電機),也就是說當驅動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時,伺服電機就能根據電源變化產生響應的動作變化,響應特性和抗過載能力遠遠高于變頻器驅動的交流電機,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為了保護電機做了相應的過載設定。當然即使不設定變頻器的輸出能力還是有限的,有些性能優良的變頻器就可以直接驅動伺服電機!



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