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变频器与伺服的恩恩怨怨

时间:2016-09-17来源:qufutuoda浏览次数:

变频器和伺服控制器作为工控自动化中最通用的驱动设备,两者稳稳地占据着驱动领域的绝大部分板块。两者的区别,在大多数人的印象中变频器只和低端设备挂钩,而伺服驱动器则多用于高端机械设备,这是一种比较概括的说法,今天我们来讲一下两者的区别~~~
变频器简介
简单的变频器只能用来调节交流电机的转速,根据变频器的控制方式和种类,可以设置开环或者闭环,这就是传统所说的V/F控制方式。现如今大部分的变频器可以通过建立数学模型,将交流电机的定子电流UVW 3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个独立分量。
 
大多数能进行力矩控制的变频器都是采用这种方式控制力矩,UVW每相的输出要加电流检测装置,通过采样后的负反馈闭环实现电流环PID的调节。
 
这样就实现了电机速度跟力矩的双重控制,而且速度的控制精度优于v/f控制,反馈用的编码器不是一定要加的,但是他对控制精度和响应特性有很好的辅助作用。
 
伺服驱动器简介
 
驱动器方面:伺服驱动器在发展了变频技术的前提下,在驱动器内部的电流环,速度环和位置环都进行了比一般变频器更精确的控制技术和算法运算,在功能上也比传统的变频器强大很多,主要的一点是可以进行精确的位置控制。
 
通过上位机控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置(当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里),驱动器内部优秀的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。
 
电机方面:伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机(一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机),也就是说当驱动器输出电源的电流、电压、频率变化很快时,伺服电机根据变化的电源作出相应的反应动作,与变频器驱动的交流电机相比响应特性和抗过载能力更强,当然两者性能不同的根本原因还在于伺服电机与普通电机之间的不同。
 
并不是说变频器无法输出快速变化的电源信号,而是电机自身的限制无法反应这种速度的信号,所以在变频器的内部算法设定时,为了保护电机做了相应的过载设定。当然即使不设定,变频器的输出能力还是有限的,不过有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机!
 
交流电机简介
 
交流电机一般分为同步和异步电机
 
交流同步电机:就是转子是由永磁材料构成,所以转动后,随着电机的定子旋转磁场的变化,转子也做相应频率的速度变化,而且转子速度=定子速度,所以称"同步"。
 
交流异步电机:转子由感应线圈和铁磁材料构成。转动后,定子产生旋转磁场,磁场切割转子的感应线圈,转子线圈产生感应电流,进而转子产生感应磁场,感应磁场追随定子旋转磁场的变化。
 
但转子的转速永远小于定子磁场的转速,一旦没有变化的磁场切割转子的感应线圈,转子线圈中就无法产生感应电流,转子磁场就会消失,转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率——就是转子与定子磁场的速度差的比率。
 
对应交流同步和异步电机变频器就有相应的同步变频器和异步变频器,伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服,当然变频器里交流异步变频常见,伺服则交流同步伺服常见。
 

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