伺服與變頻器的戰場,孰強孰弱?
發布時間:2015-01-24 責任編輯:echolady
【導讀】可(ke)能(neng)大(da)多(duo)數(shu)人(ren)都(dou)認(ren)為(wei),從(cong)控(kong)製(zhi)來(lai)看(kan),伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)器(qi)與(yu)矢(shi)量(liang)變(bian)頻(pin)器(qi)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)。但(dan)是(shi)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)控(kong)製(zhi)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji),二(er)矢(shi)量(liang)變(bian)頻(pin)器(qi)則(ze)控(kong)製(zhi)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji),這(zhe)兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian)從(cong)本(ben)質(zhi)上(shang)是(shi)不(bu)同(tong)的(de),但(dan)又(you)有(you)共(gong)性(xing)。本(ben)文(wen)對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)了(le)兩(liang)種(zhong)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)區(qu)別(bie)和(he)相(xiang)同(tong)點(dian),看(kan)兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian),誰(shui)更(geng)勝(sheng)一(yi)籌(chou)。
bianpinqijiushiweilejianggongpinjiaoliudianbianpinchengshihetiaojiedianjisududedianliu,yongyiqudongdianji,xianzaiyoudebianpinqiyekeyishixiansifukongzhile,yejiushikeyiqudongsifudianji,dansifuqudongqihebianpinqihaishibuyiyangde!可伺服和變頻器的區別究竟是什麼,請看小編為您分解。
兩者定義
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換成另一頻率的電能控製裝置,能實現對交流異步電機的軟啟動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素等功能。變頻器可驅動變頻電機、普通交流電機,主要是充當調節電機轉速的角色。變頻器通常由整流單元、高容量電容、逆變器和控製器四部分組成。
伺服係統是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控製係統。主要任務是按控製命令的要求、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、速度和位置控製的非常靈活方便。
伺服係統是用來精確地跟隨或複現某個過程的反饋控製係統。又稱隨動係統。在很多情況下,伺服係統專指被控製量(係統的輸出量)是機械位移或位移速度、加速度的反饋控製係統,其作用是使輸出的機械位移(或轉角)準確地跟蹤輸入的位移(或轉角)。伺服係統的結構組成和其他形式的反饋控製係統沒有原則上的區別。
伺服係統按所用驅動元件的類型可分為機電伺服係統、液壓伺服係統和氣動伺服係統。最基本的伺服係統包括伺服執行元件(電機、液壓缸)、反饋元件和伺服驅動器。若想讓伺服係統運轉順利還需要一個上位機構,PLC、以及專門的運動控製卡,工控機+PCI卡,以便給伺服驅動器發送指令。
兩者工作原理
變頻器的調速原理主要受製於異步電動機的轉速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,隻要改變頻率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。主要采用交—直—交方式,先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源,然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控製的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控製4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,且輸出為PWM波形,中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。
伺服係統的工作原理簡單的說就是在開環控製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調節控製。再加上驅動器內部的電流閉環,通過這3gebihuantiaojie,shidianjideshuchuduishedingzhizhuisuidezhunquexingheshijianxiangyingtexingdoutigaohenduo。sifuxitongshigedongtaidesuidongxitong,dadaodewentaipinghengyeshidongtaidepingheng。
兩者共同點:
交流伺服的技術本身就是借鑒並應用了變頻的技術,在直流電機的伺服控製的基礎上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控製方式來實現的,也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環節:變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電,然後通過可控製門極的各類晶體管(IGBT,IGCT等)通過載波頻率和PWM調節逆變為頻率可調的波形類似於正餘弦的脈動電,由於頻率可調,所以交流電機的速度就可調了(n=60f/p,n轉速,f頻率,p極對數)。
兩者區別在於:
1. 過載能力不同。伺服驅動器一般具有3倍過載能力,可用於克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩,而變頻器一般允許1.5倍過載。
2. 控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)。伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)變(bian)頻(pin),通(tong)常(chang)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)的(de)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)是(shi)由(you)電(dian)機(ji)軸(zhou)後(hou)端(duan)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)編(bian)碼(ma)器(qi)保(bao)證(zheng)。有(you)些(xie)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)甚(shen)至(zhi)達(da)到(dao)1:1000。
3. 應(ying)用(yong)場(chang)合(he)不(bu)同(tong)。變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)與(yu)伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)是(shi)兩(liang)個(ge)範(fan)疇(chou)的(de)控(kong)製(zhi)。前(qian)者(zhe)屬(shu)於(yu)傳(chuan)動(dong)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu),後(hou)者(zhe)屬(shu)於(yu)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)。一(yi)個(ge)是(shi)滿(man)足(zu)一(yi)般(ban)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu),對(dui)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)合(he),追(zhui)求(qiu)的(de)是(shi)低(di)成(cheng)本(ben)。另(ling)一(yi)個(ge)則(ze)是(shi)追(zhui)求(qiu)高(gao)精(jing)度(du)、高性能、高響應。
4. 加減速性能不同。在空載情況下伺服電機從靜止狀態加工到2000r/min,用時不會超20ms。電機的加速時間跟電機軸的慣量以及負載有關係。通常慣量越大加速時間越長。
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國內伺服和變頻器市場情況
盡管我國的伺服技術起步較晚,由伺服電機、反饋裝置與控製器組成的伺服係統才走過50個(ge)年(nian)頭(tou)而(er)已(yi)。但(dan)不(bu)可(ke)否(fou)認(ren)的(de)是(shi),中(zhong)國(guo)製(zhi)造(zao)業(ye)開(kai)始(shi)逐(zhu)漸(jian)意(yi)識(shi)到(dao)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)在(zai)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)競(jing)爭(zheng)力(li)方(fang)麵(mian)發(fa)揮(hui)的(de)作(zuo)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)強(qiang)勁(jin)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)開(kai)始(shi)漸(jian)露(lu)頭(tou)角(jiao)。相(xiang)信(xin)不(bu)久(jiu)之(zhi)後(hou),伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)新(xin)一(yi)輪(lun)的(de)增(zeng)長(chang)史(shi)必(bi)將(jiang)續(xu)寫(xie)另(ling)一(yi)個(ge)“中國變頻器”的發展史。主要分析原因如下:
首先,隨著中國經濟整體形式的向好發展,很多伺服重點應用行業如機床、電子專用設備、醫療器械、混合動力汽車、xinnengyuandengxingyeyinjingjizhengzhiyuanyin,huifuchengdudadachaoguorenmendeyuqishuiping。cidengxingyedefazhanzhijiedaozhisifushichangdexuqiuwangsheng,shidezhongduoguochansifupinpaifenfenjueqi。ersuizhegongyehuajinchengdejiakuai,chanyeshengjiyujinkoutidaiyetuidonglesifuchanpindedaliangshiyong,jieneng、增(zeng)產(chan)效(xiao)果(guo)日(ri)趨(qu)明(ming)顯(xian)。值(zhi)得(de)一(yi)提(ti)的(de)是(shi),伺(si)服(fu)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)在(zai)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)行(xing)業(ye)的(de)初(chu)步(bu)成(cheng)熟(shu),暗(an)示(shi)了(le)節(jie)能(neng)減(jian)碳(tan)帶(dai)給(gei)伺(si)服(fu)的(de)商(shang)機(ji)絕(jue)不(bu)亞(ya)於(yu)節(jie)能(neng)減(jian)排(pai)給(gei)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)帶(dai)來(lai)的(de)機(ji)遇(yu)。
其次,在高端領域,用戶在使用過程中最為看重的極大因素如穩定性、響應性、精(jing)度(du),都(dou)是(shi)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)所(suo)具(ju)備(bei)的(de)優(you)勢(shi)所(suo)在(zai)。在(zai)技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)的(de)今(jin)天(tian),誰(shui)擁(yong)有(you)最(zui)高(gao)的(de)性(xing)能(neng),誰(shui)就(jiu)能(neng)獲(huo)得(de)用(yong)戶(hu)青(qing)睞(lai),價(jia)格(ge)已(yi)不(bu)再(zai)是(shi)阻(zu)礙(ai)伺(si)服(fu)發(fa)展(zhan)的(de)決(jue)定(ding)因(yin)素(su)。高(gao)端(duan)市(shi)場(chang)無(wu)疑(yi)被(bei)伺(si)服(fu)占(zhan)據(ju)著(zhe)高(gao)地(di)。而(er)變(bian)頻(pin)器(qi)隻(zhi)是(shi)在(zai)一(yi)些(xie)較(jiao)為(wei)低(di)端(duan)的(de)簡(jian)單(dan)領(ling)域(yu)發(fa)揮(hui)著(zhe)作(zuo)用(yong)。
jubuwanquantongji,muqianguoneituichusifuchanpindechangshangchabuduoyouershiyujia。yizhiyilai,sifulingyudezhunrumenkanbidiyabianpinqilingyugao,xuduochangshanghaishijiyubianpinqijishujichushangfazhanerlai,xiangguochanchangshanghuichuandengqiye,jiuyijingkaishichuchangsifuchanyeweiqiyedailaideshijixiaoyi。huichuanyuanyoudeyanfashiliweiqizaisifulingyulizutigongyouxiaozhicheng,erpinpaiyingxianglitisheng、產能釋放和細分行業延伸,使得其在伺服市場的地位將逐年提升,2010年其伺服銷售額就達1yiduorenminbi。jiuqizhuanxiangsifuchanpindezuizhongyuanyin,guojiasifufazhanzhengcexianghaokeyiyudaopoxuanji。zaiqidazhanlvexingxinxingchanyezhong,jixiegongyezhanlelianggejigaoduanzhuangbeizhizaoyehexinnengyuanqiche,qieqitawugezhanlvexingxinxingchanyeyedouxuyaojixiegongyedezhicheng。youcikanlai,zhizaoyedefazhanyejianggeisifufazhandailaixinqiji。
伺服和變頻器的市場競爭
由於變頻器和伺服在性能和功能上的不同,所以應用也不大相同,主要的競爭集中在:
jishuhanliangjingzheng。zaixiangtongdelingyuzhong,ruocaigoufangduijixiedejishuyaoqiujiaogaobingjiaoweifuza,zehuixuanzesifuxitong。fanzhizehuixuanzebianpinqichanpin。ruyixieshukongjichuang、電子專用設備等高科技機械均會首選伺服產品。
jiagejingzheng。daduoshucaigoufanghuigulvchengben,changchangbajishuhulveershouxuanjiagejiaodidebianpinqi。zhongsuozhouzhi,sifuxitongdejiagechabuduoshibianpinqichanpindejibei。
盡jin管guan目mu前qian伺si服fu係xi統tong的de應ying用yong還hai未wei普pu及ji,尤you其qi是shi國guo產chan伺si服fu係xi統tong,被bei應ying用yong的de場chang合he相xiang比bi國guo外wai伺si服fu產chan品pin少shao之zhi甚shen少shao。但dan隨sui著zhe工gong業ye化hua進jin程cheng的de加jia快kuai,人ren們men將jiang逐zhu漸jian意yi識shi到dao伺si服fu係xi統tong的de優you勢shi所suo在zai,伺si服fu係xi統tong也ye將jiang獲huo得de采cai購gou商shang的de認ren可ke。同tong樣yang,國guo產chan伺si服fu技ji術shu也ye不bu會hui止zhi步bu不bu前qian,不bu管guan是shi基ji於yu豐feng厚hou的de利li潤run回hui報bao還hai是shi振zhen興xing國guo家jia的de曆li史shi使shi命ming感gan,相xiang信xin會hui有you越yue來lai越yue多duo的de廠chang商shang將jiang投tou入ru到dao伺si服fu係xi統tong的de研yan發fa領ling域yu中zhong。屆jie時shi將jiang迎ying來lai中zhong國guo“伺服產業”的鼎盛時期。
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