工控小常識：變頻器與伺服驅動器

一、它的共同點是:

伺服的基本概念是精確、精密、快速定位。變頻是伺服控制必不可少的內部環節，變頻也存在于伺服驅動器中(需要無級調速)。但是伺服控制電流回路、速度回路或位置回路，這是非常不同的。此外，伺服電機的結構與普通電機不同，應滿足快速響應和精確定位的要求。目前市場上流通的交流伺服電機大部分是永磁同步交流伺服，但這類電機受工藝限制，很難實現大功率，十KW以上的同步伺服非常昂貴，所以在現場應用允許的情況下往往采用交流異步伺服，很多驅動器都是高端變頻器帶編碼器反饋閉環控制。所謂伺服就是滿足精確、精密、快速定位的要求，只要滿足了，伺服變頻就沒有爭議。

交流伺服技術本身是指并應用變頻技術，它是在DC電機伺服控制的基礎上，通過變頻的PWM方式模仿DC電機的控制方式來實現的，也就是說交流伺服電機必須有變頻環節:變頻是先將50、60HZ的交流功率整流成DC功率，再經過各種晶體管(IGBT、IGCT等)。)通過載波頻率和PWM調節轉換成頻率可調的波形，類似于正余弦脈動電。因為頻率可調，所以交流電機的轉速可以調節(n=60f/p，n轉速，f頻率，p極對數)。

二、談變頻器:

一個簡單的變頻器只能調節交流電機的轉速，然后根據控制方式和變頻器，可以是開環也可以是閉環，這就是傳統的V/F控制方式。目前，很多變頻器通過建立數學模型，將交流電機定子磁場UVW3轉化為兩個電流分量，可以控制電機轉速和轉矩。目前能控制扭矩的變頻器大部分知名品牌都采用這種方式控制扭矩。UVW的每相輸出都需要加霍爾效應電流檢測裝置，經過采樣和反饋，形成閉環負反饋電流環的PID調節。ABB的變頻也提出了不同于這種模式的直接轉矩控制技術。詳見相關資料。這樣可以控制電機的轉速和轉矩，速度控制精度優于v/f控制。編碼器反饋可以加入也可以不加入，加入后控制精度和響應特性都好很多。

三，談談伺服:

伺服驅動器:在發展變頻技術的前提下，伺服驅動器中的電流環、速度環和位置環(變頻器無此環)進行了比一般變頻更精確的控制技術和算法運算，在功能上比傳統變頻強大得多。要點是可以進行精確的位置控制。速度和位置由上位控制器發送的脈沖序列控制(當然也有部分伺服機將控制單元集成在內部或通過總線通訊直接在驅動器中設置位置、速度等參數)，驅動器內部的算法、更快更準的計算以及性能更好的電子器件使其優于變頻器。

電機:伺服電機的材料、結構和加工工藝遠高于變頻器(通用交流電機或恒轉矩、恒功率等各種變頻電機)驅動的交流電機，也就是說，當驅動器輸出一個電流、電壓、頻率快速變化的電源時，伺服電機能根據電源變化產生響應性的動作變化，其響應特性和抗過載能力遠高于變頻器)驅動的交流電機。也就是說，不是變頻器不能輸出變化這么快的功率信號，而是電機本身無法響應，所以在設置變頻內部算法時，做了相應的過載設置來保護電機。當然，即使沒有設置變頻器，輸出能力仍然有限。一些性能優異的變頻器可以直接驅動伺服電機！！！

四、談交流電機:

交流電機一般分為同步電機和異步電機。

1.交流同步電機:即轉子由永磁材料制成，所以旋轉后，隨著電機定子旋轉磁場的變化，轉子也隨之改變響應頻率的速度，轉子速度等于定子速度，所以稱為“同步”。

2.交流異步電動機:轉子由感應線圈和材料組成。旋轉后，定子產生旋轉磁場，切割定子的感應線圈，而轉子線圈產生感應電流，然后轉子產生感應磁場，感應磁場跟隨定子旋轉磁場的變化，但轉子磁場的變化總是小于定子。一旦相等，轉子線圈中沒有感應電流，轉子磁場消失，導致轉子和定子之間的速度差，并恢復感應電流。因此，交流異步電動機的一個關鍵參數是轉差率，即轉子和定子之間的速度差。

3.對應交流同步和異步電機變頻器，有同步變頻器、異步變頻器。伺服電機也有交流同步伺服和交流異步伺服。當然交流異步變頻在變頻器，而交流同步伺服在伺服中比較常見。

應用

因為變頻器和伺服在性能和功能上不同，所以它們的應用也不同:

1.變頻器一般在速度控制和扭矩控制不是很高的時候使用，通過在上部位置加入位置反饋信號，利用變頻來控制位置，所以精度和響應性不高。目前有些變頻器也接受脈沖序列信號來控制速度，但似乎不能直接控制位置。

2.伺服只能用于位置控制要求嚴格的場合。此外，伺服的響應速度遠遠大于變頻。一些對速度精度和響應要求較高的場合也采用伺服控制，幾乎所有可以通過變頻控制運動的場合都可以用伺服代替。重點是兩點:一是價格伺服遠高于變頻；二、功率原因:最大變頻可達幾百KW甚至更高，而最大伺服可達幾十KW。

最后一點，與變頻器相比伺服驅動器現在也能達到幾百KW。