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伺服与變頻器的异同,详细解释!

2019-09-25 武汉迈信电气技术有限公司

伺服驅動器變頻器作爲傳動系統中應用最廣泛的驅動設備,谈起兩者的區別,很多人只知道變頻器常用于低端机械设备,而伺服驅動器则多用于高端机械设备,这是一种比力笼统的说法,今天我们来认知一下两者的异同。

 

1
兩者的定義

 

 

變頻器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一频率的电能利用装置,能实现对交流异步电机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素等功能。變頻器可驱动变频电机、一般交流电机,主要是充当调节电机转速的角色。變頻器通常由整流单元、中间电路、逆变器和利用器四部门组成
 
伺服系統是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動利用系統。主要任務是按利用命令的要求、對功率進行放大、變換與調控等處理,使驅動裝置輸出的力矩、速度和位置利用的非常靈活方便。

 

伺服系統是用來精確地跟隨或複現某個過程的反饋利用系統。又稱隨動系統。在很多情況下,伺服系統專指被利用量(系統的輸出量)是機械位移或位移速度、加速度的反饋利用系統,其作用是使輸出的機械位移(或轉角)准確地跟蹤輸入的位移(或轉角)。伺服系統的結構組成和其他形式的反饋利用系統沒有原則上的區別。

 

 

伺服系統按所用驅動元件的類型可分爲機電伺服系統、液壓伺服系統和氣動伺服系統。最基本的伺服系统包罗伺服执行元件(电机、液压缸)、反馈元件和伺服驅動器。若想让伺服系统运转顺利还需要一个上位机构,PLC、以及专门的运动利用卡,工控机+PCI卡,以便给伺服驅動器发送指令。

 

2
兩者的工作原理

 

 

變頻器的调速原理主要受制于異步電動機的轉速n、異步電動機的頻率f、電動機轉差率s、電動機極對數p這四個因素。轉速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動機的轉速,當頻率f在0-50Hz的範圍內變化時,電動機轉速調節範圍非常寬。
 

 

變頻調速就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的。主要接纳交—直—交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可利用的交流电源以供给电动机。變頻器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和利用4个部门组成。整流部门为三相桥式不行控整流器,逆变部门为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

 

伺服系統的工作原理簡單的說就是在開環利用的交直流電機的基礎上將速度和位置信號通過旋轉編碼器、旋轉變壓器等反饋給驅動器做閉環負反饋的PID調節利用。再加上驅動器內部的電流閉環,通過這3個閉環調節,使電機的輸出對設定值追隨的准確性和時間響應特性都提高很多。伺服系統是個動態的隨動系統,達到的穩態平衡也是動態的平衡。

 

▲ 伺服三環

 

 

 

3
兩者的共同特點

 

 

       交流伺服的技術自己就是借鑒並應用了變頻的技術,在直流电机的伺服利用的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的利用方式来实现的,也就是说交流伺服電機肯定有变频的这一环节:变频就是将工频的50、60Hz的交流电先整流成直流电,然后通过可利用门极的各类晶体管(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)。

 

 

 

4
兩者的區別

 

 

·  过载能力差异

伺服驅動器一般具有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,而變頻器一般同意1.5倍过载。

 

 

·  利用精度

伺服系统的利用精度远远高于变频,通常伺服電機的利用精度是由电机轴后端的旋转编码器保证。有些伺服系统的利用精度甚至到达1:1000。

 

 

·  應用場合差异

變頻利用與伺服利用是兩個範疇的利用。前者屬于傳動利用領域,後者屬于運動利用領域。一個是滿足一般工業應用要求,對性能指標要求不高的應用場合,追求的是低成本。另一個則是追求高精度、高性能、高響應。

 

·  加減速性能差异

在空载情况下伺服電機从静止状态加工到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。通常惯量越大加速时间越长。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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