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伺服驱动器和变频器如何分辨

时间:2021-10-14    作者:星辰智能

伺服驱动器是用来进行驱动伺服电机的,伺服电机可以是一个步进电机,也可以是交流异步电机,主要就是为了能够实现快速、精确定位,像那种走走停停、精度设计要求具有很高的场合用的很多。

伺服驱动器和电机
变频器是一种电能控制装置,利用功率半导体器件的开关功能将工频电源转换为另一频率,可实现交流异步电机的软启动、变频调速、提高运行精度、改变功率因数等功能。变频器可以驱动变频电机,普通交流电机,主要起调节电机调速的作用。变频器通常由整流单元、大容量电容器、逆变器和控制器组成。


军用伺服电机 尺寸图_15-2.jpg

两者的工作原理

变频器的调速原理主要由四个因素控制:异步电动机的转速n、异步电动机的频率f、电动机的转差率s和电动机的极数p。电机转速只有通过改变频率f才能改变,当频率f在0-50Hz范围内变化时,电机转速调节范围非常宽。

变频调速就是可以通过不断改变一个电动机工作电源使用频率进行实现速度以及调节的。主要采用交—直—交方式,先将工频交流电源通过这个整流器转换成直流电源,再将直流电源转换成工频电源、电压均可有效控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路设计一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分重要组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,输出为PWM波形,中间直流环节滤波、直流储能和缓冲无功功率。

伺服系统的工作原理简单地基于交直流电机的开环控制,通过旋转编码器、旋转变压器等将速度和位置信号反馈给驱动器。在驱动器中加入电流闭环,通过三闭环调节,电机输出对设定值的精度和时间响应都得到了很大的提高。伺服系统是一个动态伺服系统,实现稳态平衡也是一个动态平衡。

 

共同点

交流伺服技术本身就是用作参考和变频技术,在直流电机伺服控制的基础上,通过pwm变频模式来模拟直流电机的控制模式来实现,也就是说,交流伺服电机必须具有变频的环节: 变频是工频为50,60 hz 的交流首先变为直流,然后各种可以控制门极的晶体管(igbt,igct 等)均采用载波频率和 pwm 来调制频率。波形类似于于正余弦脉冲电流,所以交流电机的速度可以调节(n = 60f/p,n 速度,f 频率,p 极点对数)。

 

不同点

过载能力不同。伺服驱动器一般有3倍过载能力,可以用来克服启动瞬间惯性负载的惯性力矩,而变频器一般允许1.5倍过载。

控制进行精度。伺服系统的控制精度远远高于变频,通常通过交流伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器可以保证。有些伺服系统的控制精度甚至没有达到1:1000。

在不同的背景下。变频控制和伺服控制是两类控制。前者属于传动控制领域,后者属于运动控制领域。一是满足一般工业应用的要求,性能指标要求不高,追求低成本。二是追求高精度、高性能、高响应。

星辰交流伺服电机,加减速性能不同,在空载情况下交流伺服电机从静止状态可以加工到2000r/min,使用时不会超过20ms。电机的加速时间与电机轴的惯量和负载有关。一般惯性越大,工作时间越长。


伺服和变频的一个重要区别是:变频可以没有编码器,而伺服必须有相关的编码器进行电子换向。

两者的共同点:交流伺服技术本身就是指并应用变频技术。在直流电机伺服控制的基础上,通过模仿直流电机的控制方式采用变频PWM方式实现,即交流伺服电机必须有变频环节:变频是先将工频的50、60Hz AC整流为DC,然后,通过能够控制门极的各种晶体管(IGBT、IGCT等),通过载波频率和PWM调节将频率可调的波形反转,这类似于于正余弦的脉动电。由于频率可调,交流电机的速度可调(n=60F/P,n速度,f频率,P极对数)


说到变频器: 简单的变频器只能调节交流电机的转速,当可以打开回路时可以根据控制方式和变频器而定,这是传统意义上的 v/f 控制方式。将交流电动机定子磁场的 uvw3相转化为两个电流分量来控制电动机的转速和转矩,大多数的变频器都采用这种方式来控制转矩。Uvw 各相的输出是增加霍尔效应电流检测装置。经过采样反馈后,闭环负反馈 pid 的电流回路形成 abb 频率,这种不同于所提出的直接转矩控制技术的方法,请参阅详细资料。这样可以控制电机的转速和转矩,速度控制精度优于 v/f 控制,可以增加或不增加编码器反馈,控制精度和响应特性都更好。


谈伺服:驱动器:在发展变频技术的前提下,伺服驱动器内部的电流回路、速度回路、位置回路(变频器没有这个回路)进行了比普通变频更精确的控制技术和算法运算,在功能上比传统伺服强大得多。要点是可以进行精确的位置控制。速度和位置由上位控制器发送的脉冲序列控制(当然也有一些伺服将控制单元集成在内部或通过总线通信直接在驱动器中设置位置、速度等参数),驱动器内部的算法、更快更准的计算以及性能更好的电子器件使其优于变频器。电机:伺服电机的材料、结构、加工工艺都远高于变频器驱动的交流电机(一般交流电机或恒转矩、恒功率等各种变频电机)。也就是说,当驱动器输出电流、电压、频率快速变化的电源时,伺服电机可以根据电源的变化产生响应性的动作变化,其响应特性和抗过载能力远高于变频器驱动的交流电机。电机的严重差异也是他们表现不同的根源。也就是说,并不是变频器输出的功率信号变化太快,而是电机本身无法响应,所以在设置变频内部算法时做了相应的过载设置来保护电机。当然,即使逆变器的输出容量有限,也可以直接驱动一些性能优异的逆变器。

 

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