62138335
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樓主  發(fā)表于: 2016-10-24 15:59
我們知道電機經(jīng)過這幾百年的發(fā)展出現(xiàn)了許多種電機,采用的技術(shù)也不一樣。伺服電機和變頻電機在日常生活中起著非常重要的作用,實際中好多人看到許多電器中的電機卻不知道到底是哪種電機,對于詳細的區(qū)分伺服電機和變頻電機似乎有些困難,下面將告訴你兩者的不同之處。

  伺服是準確、精確、快速定位。變頻是伺服控制的一個必須的內(nèi)部環(huán)節(jié),伺服驅(qū)動器中同樣存在變頻(必要時需進行無級調(diào)速)。但伺服是將電流環(huán)、速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合才能進行的控制。另外,伺服電機的結(jié)構(gòu)與普通電機結(jié)構(gòu)也是有區(qū)別的,要滿足快速響應(yīng)和準確定位。伺服電機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成,定子上有兩個繞組,即勵磁繞組和控制繞組,兩個繞組在空間相差90°電角度。伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永久磁鐵,驅(qū)動gS控制的u/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器,驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較來調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度{線數(shù))。普通電機主要由轉(zhuǎn)子、定子整流器、前后端蓋和帶輪等組成。要滿足快速響應(yīng)和準確定位,目前比較通用的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服,但這種電機受工藝的限制,很難達到很大的功率,十幾KW以上的同步伺服價格又及其昂貴,這樣在現(xiàn)實條件下多采用交流異步伺服,這時的驅(qū)動器就是由高端變頻器和帶編碼器反饋閉環(huán)進行控制的。兩者都有一些共同點,交流伺服的本身就是在直流電機的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現(xiàn)的,也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電,然后通過可控制門極的各類晶體管(IGBT,IGCT等)通過載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形,類似于正余弦的脈動。由于頻率可調(diào),所以交流電機的速度就可調(diào)了。但交流伺服電機必須具備一個性能,就是能克服交流伺服電機的所謂的“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象,即無控制信號時,它不應(yīng)轉(zhuǎn)動,特別是當它已經(jīng)在轉(zhuǎn)動時,如果控制信號消失,它應(yīng)能夠立即停止轉(zhuǎn)動。而普通的感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)動起來以后,如果控制信號消失,往往仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

  簡單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機的速度,可以開環(huán)也可以閉環(huán),主要由控制方式和變頻器決定的,F(xiàn)在很多的變頻已經(jīng)將交流電機的定子磁場UVW3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的兩個電流的分量。市場上大多數(shù)能進行力矩控制的變頻器都是采用這樣方式控制力矩,UVW每相的輸出要加霍爾效應(yīng)的電流檢測裝置,采用反饋后構(gòu)成閉環(huán)負反饋的電流環(huán)的PID調(diào)節(jié),這樣既可以控制電機的速度也可控制電機的力矩,而且速度的控制精度優(yōu)于v/f控制,編碼器反饋也可加可不加。

  在驅(qū)動器方面,伺服驅(qū)動器在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下,在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán),速度環(huán)和位置環(huán)都進行了比一般變頻更精確的控制技術(shù),在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強大很多,最主要的是可以進行精確的位置控制。它通過上位控制器發(fā)送的脈沖序列來控制速度和位置,驅(qū)動器內(nèi)部的算法和更快更精確的計算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更優(yōu)越于變頻器。在電機方面,伺服電機的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝要遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機(一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類變頻電機),也就是說當驅(qū)動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時,伺服電機能根據(jù)電源變化而產(chǎn)生相應(yīng)的動作變化,響應(yīng)特性和抗過載能力遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機,電機方面的嚴重差異也會導(dǎo)致兩者的根本不同,所以變頻器在其的內(nèi)部算法設(shè)定時為了保護電機做了相應(yīng)的過載設(shè)定。當然即使不設(shè)定,變頻器的輸出能力還是有限的,但有些性能優(yōu)良的變頻器也可以直接驅(qū)動伺服電機。

  交流電機一般分為同步和異步電機。交流同步電機的轉(zhuǎn)子由永磁材料構(gòu)成,所以轉(zhuǎn)動后,隨著電機的定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化,轉(zhuǎn)子也做響應(yīng)頻率的速度變化,而且轉(zhuǎn)子速度=定子速度,所以稱“同步”。交流異步電機的轉(zhuǎn)子由感應(yīng)線圈和材料構(gòu)成,轉(zhuǎn)動后,定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,磁場切割定子的感應(yīng)線圈,轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流,進而轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)磁場,感應(yīng)磁場追隨定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化,但轉(zhuǎn)子的磁場變化永遠小于定子的變化,一旦等于就沒有變化的磁場切割轉(zhuǎn)子的感應(yīng)線圈,轉(zhuǎn)子線圈中也就沒有了感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子磁場消失,轉(zhuǎn)子失速又與定子產(chǎn)生速度差又重新獲得感應(yīng)電流,所以在交流異步電機里最關(guān)鍵的就是轉(zhuǎn)差率。由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同,所以應(yīng)用也不大相同:變頻器是在速度控制和力矩控制的場合要求不是很高場合,也有在上位加位置反饋信號構(gòu)成閉環(huán)用變頻進行位置控制的,但其精度和響應(yīng)都不高;伺服只能在有嚴格位置控制要求、精度和響應(yīng)要求高的場合中使用。一般情況下能用變頻控制的運動的場合幾乎都能用伺服取代,但同時要考慮價格和功率的問題。伺服的價格遠高于變頻,變頻器的功率最大的能做到幾百KW,甚至更高,但伺服最大就幾十KW。