PDF《伺服驱动器的工作原理》

3 伺服与变频器的区别 交流伺服的技术本身就是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的 PWM方式模仿直流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:变频就 是将工频的

50、60HZ的交流电先整流成直流电, 然后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 波形类似于正余弦的脉动电,由于频率可调,所以 交流电机的速度就可调了(n=60f/p ,n转速,f频率, p极对数) . 3.1 变频器 简单的变频器只能调节交流电机的速度,这时 可以开环也可以闭环要视控制方式和变频器而定, 这就是传统意义上的V/F控制方式.现在很多的变 频已经通过数学模型的建立,将交流电机的定子磁 场UVW3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个 电流的分量,现在大多数能进行力矩控制的著名品 牌的变频器都是采用这样方式控制力矩,UVW每 相的输出要加霍尔效应的电流检测装置,采样反馈 后构成闭环负反馈的电流环的PID调节;

ABB的变 频又提出和这样方式不同的直接转矩控制技术,具 体请查阅有关资料.这样可以既控制电机的速度也 可控制电机的力矩,而且速度的控制精度优于v/f控制,编码器反馈也可加可不加,加的时候控制精度 和响应特性要好很多. 3.2伺服驱动器 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(变频器没有该环)都进行了比一般变频更精确 的控制技术和算法运算,在功能上也比传统的变频 强大很多,主要的一点可以进行精确的位置控制. 通过上位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 驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时, 伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化, 响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流 电机,电机方面的严重差异也是两者性能不同的根 本.就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源 信号,而是电机本身就反应不了,所以在变频的内 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,有 些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机! 3.3交流电机 交流电机一般分为同步和异步电机 (1)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,转子也做响应频率的速度变化,而且转子速度 =定子速度,所以称 同步 . (2)交流异步电机:转子由感应线圈和材料 构成.转动后,定子产生旋转磁场,磁场切割定子 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, 但转子的磁场变化永远小于定子的变化,一旦等于 就没有变化的磁场切割转子的感应线圈,转子线圈 中也就没有了感应电流,转子磁场消失,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 与定子的速度差的比率. (3)对应交流同步和异步电机变频器就有相 映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.