淺析伺服電機(jī)與變頻器的比較

伺服驅(qū)動器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流電機(jī)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術(shù)的高端產(chǎn)品。
      變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。電機(jī)起動時，起動電流和電壓很高，這對電機(jī)電樞線圈不利，所以用電機(jī)啟動器降低電機(jī)啟動時的電流和電壓。
      伺服就是一個提供閉環(huán)反饋信號來控制位置和轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)驅(qū)動器接收電機(jī)編碼器的反饋信號，并和指令脈沖進(jìn)行比較，從而構(gòu)成了一個位置的半閉環(huán)控制，使被控系統(tǒng)工作在設(shè)定狀態(tài)。
      可以這樣假設(shè)，把伺服驅(qū)動器假設(shè)為變頻器，把伺服電機(jī)設(shè)為普通的異步電機(jī)即可，換言之，伺服驅(qū)動器可以根據(jù)我們的需要設(shè)定功能參數(shù)并發(fā)送給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)就會按照伺服驅(qū)動器功能參數(shù)的設(shè)定值來進(jìn)行工作，只不過伺服驅(qū)動器與伺服電機(jī)這個組合的控制精度要遠(yuǎn)大于變頻器與普通電機(jī)的組合。
      交流伺服的發(fā)展借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻PWM方式模仿直流電機(jī)的控制方式來實(shí)現(xiàn)的，也就是說交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。與變頻器一樣，也是將工頻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)的交流電，波形類似于正余弦的脈動電。進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運(yùn)算，主要的一點(diǎn)可以進(jìn)行精確的位置控制。
     從應(yīng)用角度而言，兩者各自優(yōu)勢可以從速度穩(wěn)定性、加載負(fù)載穩(wěn)定性、控制對象上進(jìn)行對比。伺服驅(qū)動器一般控制同步電機(jī)，變頻器一般控制異步電機(jī)。變頻器主要功能是調(diào)速，伺服在調(diào)速、定位、精度上更高，功能也更強(qiáng)大。對升降速、高速啟停、轉(zhuǎn)矩控制要求非常高的行業(yè)與領(lǐng)域，伺服比變頻有著明顯的優(yōu)勢。當(dāng)然，從控制原理上來講，如果變頻器匹配相應(yīng)的編碼器，也可以達(dá)到直流無刷矢量伺服電機(jī)的性能要求。
      伺服驅(qū)動器發(fā)展了變頻技術(shù)，在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)(變頻器沒有該環(huán))都進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運(yùn)算，主要的一點(diǎn)可以進(jìn)行精確的位置控制。
      近年來，高端變頻技術(shù)在不斷發(fā)展，配合機(jī)電時間常數(shù)小的電機(jī)也能完成伺服的精確定位跟蹤工程，特別是在大功率場合，伺服本身的功能就是精確快速定位跟蹤，變頻器做到這個程度那就是伺服了，目前從企業(yè)的發(fā)展來看，變頻器廠家推出伺服產(chǎn)品，無論是在技術(shù)基礎(chǔ)還是在銷售渠道商都占據(jù)一定的優(yōu)勢，已經(jīng)成為越來越多的變頻器廠家的發(fā)展方向。