交流变频电机与交流伺服电机与区分.docVIP

交流变频电机与交流伺服电机的区分 交流伺服电机和变频器加普通交流电机的工作原理基本相同，都是属于交直交电压型电机驱动器，只是技术指标要求差别大，所以在电机和驱动器设计方面有很大的差别； 伺服系统主要用于需要快速跟踪、超宽的调速范围、精确定位、超低速大力矩等应用场合，比如精密数控机床、高速包装机、高端纺织、包装印刷机械等机械制造和配套行业；其主要技术指标是：瞬态力矩要达到2.5－3倍额定力矩，调速范围要超过1:2000－10000，必须采用编码器作为速度和位置反馈，为了保证停车定位，电机有的自带抱闸；伺服电机有直流电机和交流电机两种，直流伺服其实是特殊的直流电机，但目前交流永磁同步电机应用已占主导；主要以中小功率为主（几百瓦－几十个KW)，性能优异也带来了价格高这个缺点；所以其应用面受到影响；但随着伺服系统的价格逐步下滑及设备的升级，越来越多的伺服会应用到各行各业来；从功能看，伺服的功能主要是：1、速度控制 2、转矩控制 3、位置控制（含定位和跟踪）；从控制看，伺服一般是三环系统：外环位置环，内环依次为速度还和电流环 其实现实应用中大多数设备对电机的控制性能要求不高，对比伺服：其调速范围一般是：1:100（无编码器）/1:1000(带编码器），最大转矩：1.5倍额定即可；电机和驱动器的技术难度、方案及配置、价格都大幅度降低；而且功率范围宽，从几百瓦到上千KW不等；由于应用在各行各业，所以变频器的功能特别丰富，为了满足特定行业的需求，许多厂家都在开发行业专用型变频器，比较典型的有：电梯专用变频器、供水专用变频器等；价格低，覆盖范围宽是变频器的主要特点；电机可以是异步电机，也可以是同步电机；一般变频器只包括速度控制和电流控制两个环节；伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出；分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降；变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性，目前正取代传统的机械调速和直流调速方案；交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管（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）简单的变频器只能调节交流电机的速度，这时可以开环也可以闭环要视控制方式和变频器而定，这就是传统意义上的V/F控制方式；现在很多的变频已经通过数学模型的建立，将交流电机的定子磁场UVW3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个电流的分量，现在大多数能进行力矩控制的著名品牌的变频器都是采用这样方式控制力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的PID调节ABB的变频又提出和这样方式不同的直接转矩控制技术，具体请查阅有关资料；这样可以既控制电机的速度也可控制电机的力矩，而且速度的控制精度优于v/f控制，编码器反馈也可加可不加，加的时候控制精度和响应特性要好很多；驱动器方面：伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在功能上也比传统的变频强大很多，主要的一点可以进行精确的位置控制；通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器；电机方面：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（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机，电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本；就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定；当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的，有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机交流电机一般分为同步和异步电机 交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度 = 定子速度，所以称“同步”；交流异步电机