浅谈伺服驱动器与变频器-专业论

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1、窗体顶端浅谈伺服驱动器与变频器供稿：发布时间：[摘要]：本文介绍了伺服驱动器和变频器的起源、工作原理、特点，并对二者的使用目的、功能等进行了综合对比。[关键词]：伺服驱动器、变频器“伺服”（Servo）源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号消失，转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名。目前伺服已经成为高精度、高响应速度、高性能的代名词。伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它是由

2、控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机组成的。利用伺服机构可以进行位置、速度、转矩的单项控制及组合控制。转矩控制：通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，主要应用于需要严格控制转矩的场合。——电流环控制速度控制：通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。 ——速度环控制位置控制：伺服中最常用的控制，位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，所以一般应用于定位 。 ——三环控制衡量伺服控制系统性能的主要指标有频带宽度和精度。频

3、带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大，带宽越窄。伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的精确程度,以误差的形式表现,可概括为动态误差,稳态误差和静态误差三个方面组成。伺服驱动器与变频器的差异变频器与伺服放大器在主回路与控制回路上的区别如下：主回路：变频器与伺服的构成基本相同。两者的区别在于伺服中增加了称为动态制动器的部件。停止时该部件能吸收伺服电机积累的惯性能量，对伺服电机进行制动。控制回路：与变

4、频器相比，伺服的构成相当复杂。为了实现伺服机构，需要复杂的反馈、控制模式切换、限制（电流/速度/转矩）等功能。伺服驱动器与变频器在性能及应用方面主要区别如下：Ø控制精度不同交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。Ø 矩频特性不同交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象.在0.2r/min转速下仍可拖动额定负载平稳运转，调速比可达到1:10000，这是变频器远远达不到的。Ø 具有过载能力不同伺服驱动器一般具有短时3倍过载能力，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。变频器一般允许1.5倍

5、过载。Ø 加减速性能不同在空载情况下伺服电机从静止状态加速到2000r/min，用时不会超20mS。电机的加速时间跟电机轴的惯量以及负载有关系，通常惯量和负载越大加速时间越长。Ø 动态响应品质优良伺服电机在位置控制模式下，突加负载或撤载，几乎没有超调现象，电机转速不会产生波动，保证了机床加工的精度。Ø 驱动对象不同变频器是用来控制交流异步电机，伺服驱动器用来控制交流永磁同步电机。伺服系统的性能不仅取决于驱动器的性能，而且跟伺服电机的性能有直接的关系。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，电

6、机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。Ø 应用场合不同变频控制与伺服控制是两个范畴的控制。前者属于传动控制领域,后者属于运动控制领域。一个是满足一般工业应用要求，对性能指标要求不高的应用场合，追求低成本、少维护、使用简单等特点的驱动产品。另一个就是代表着工业自动化发展水平的产品，追求高性能、高响应、高精度。伺服和变频器在使用目的、功能方面存在本质的差异。选择哪一个取决于运行模式、负载条件、价格等因素。 比较项目（通用）变频器（通用）伺服控制用途控制对象为比较缓和的稳定状态。要求进行过度性的高速、高精度控制的用途

7、。控制功能基本上以速度控制模式为对象。适用于位置控制、速度控制和转矩控制的各种模式。使用电机使用通用（感应）电机。基本上根据与伺服驱动器的关系有专用的固定的几种类型。多台电机的运行1台变频器可以驱动多台电机。原则上1块伺服驱动器驱动1台电机。（双电机模块相当于2块驱动器）价格（比较）低。（比较）高。响应性能（越高越好）低。30rad/s以下。高。200～1500rad/s左右。停止精度最高可达100μm以下。最高可达1μm左右。启动/停止频率（可启动/停止的次数）20次/分钟以下。20～600次/分钟左右。速度变

8、化率大。由于没有速度反馈，会受到负载等变化的影响。小。由于有速度反馈，可排除负载变化等的影响。连续运行范围（100%负载下连续运行）小。1：10左右。大。1：5000左右。最大转矩（额定转矩比）150%左右。300%左右。输出功率100W～300KW左右。10W～60KW左右。基本上伺服的性能比变频器优越。因此，由变频器变更为伺服时，一般不会产生运行方面的问题。但是，必须