讓你了解什麼是變頻和伺服
發布時間:2013-03-07 責任編輯:easonxu
【導讀】在現代工業中伺服與變頻是經常用到的,很多人對伺服與變頻不是很理解,本文就來太太伺服與變頻的區別。
伺服與變頻的一個重要區別是:變頻可以無編碼器,伺服則必須有編碼器,作電子換向用,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/2p,n轉速,f頻率,p極對數)。

圖1:伺服電機
變頻器
簡單的變頻器隻能調節交流電機的速度,這時可以開環也可以閉環要視控製方式和變頻器而定,這就是傳統意義上的V/F控製方式。現在很多的變頻已經通過數學模型的建立,將交流電機的定子磁場UVW3相轉化為可以控製電機轉速和轉矩的兩個電流的分量,現在大多數能進行力矩控製的著名品牌的變頻器都是采用這樣方式控製力矩,UVW每相的輸出要加摩爾效應的電流檢測裝置,采樣反饋後構成閉環負反饋的電流環的PID調節;ABB的de變bian頻pin又you提ti出chu和he這zhe樣yang方fang式shi不bu同tong的de直zhi接jie轉zhuan矩ju控kong製zhi技ji術shu,具ju體ti請qing查zha閱yue有you關guan資zi料liao。這zhe樣yang可ke以yi既ji控kong製zhi電dian機ji的de速su度du也ye可ke控kong製zhi電dian機ji的de力li矩ju,而er且qie速su度du的de控kong製zhi精jing度du優you於yuv/f控製,編碼器反饋也可加可不加,加的時候控製精度和響應特性要好很多。
伺服
驅動器方麵:伺服驅動器在發展了變頻技術的前提下,在驅動器內部的電流環,速度環和位置環(變頻器沒有該環)都(dou)進(jin)行(xing)了(le)比(bi)一(yi)般(ban)變(bian)頻(pin)更(geng)精(jing)確(que)的(de)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)和(he)算(suan)法(fa)運(yun)算(suan),在(zai)功(gong)能(neng)上(shang)也(ye)比(bi)傳(chuan)統(tong)的(de)伺(si)服(fu)強(qiang)大(da)很(hen)多(duo),主(zhu)要(yao)的(de)一(yi)點(dian)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)的(de)位(wei)置(zhi)控(kong)製(zhi)。通(tong)過(guo)上(shang)位(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)發(fa)送(song)的(de)脈(mai)衝(chong)序(xu)列(lie)來(lai)控(kong)製(zhi)速(su)度(du)和(he)位(wei)置(zhi)(當然也有些伺服內部集成了控製單元或通過總線通訊的方式直接將位置和速度等參數設定在驅動器裏),驅動器內部的算法和更快更精確的計算以及性能更優良的電子器件使之更優越於變頻器。
電機方麵:伺服電機的材料、結構和加工工藝要遠遠高於變頻器驅動的交流電機(一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類變頻電機),也就是說當驅動器輸出電流、電壓、頻(pin)率(lv)變(bian)化(hua)很(hen)快(kuai)的(de)電(dian)源(yuan)時(shi),伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)就(jiu)能(neng)根(gen)據(ju)電(dian)源(yuan)變(bian)化(hua)產(chan)生(sheng)響(xiang)應(ying)的(de)動(dong)作(zuo)變(bian)化(hua),響(xiang)應(ying)特(te)性(xing)和(he)抗(kang)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)驅(qu)動(dong)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji),電(dian)機(ji)方(fang)麵(mian)的(de)嚴(yan)重(zhong)差(cha)異(yi)也(ye)是(shi)兩(liang)者(zhe)性(xing)能(neng)不(bu)同(tong)的(de)根(gen)本(ben)。就(jiu)是(shi)說(shuo)不(bu)是(shi)變(bian)頻(pin)輸(shu)出(chu)不(bu)了(le)變(bian)化(hua)那(na)麼(me)快(kuai)的(de)電(dian)源(yuan)信(xin)號(hao),而(er)是(shi)電(dian)機(ji)本(ben)身(shen)就(jiu)反(fan)應(ying)不(bu)了(le),所(suo)以(yi)在(zai)變(bian)頻(pin)的(de)內(nei)部(bu)算(suan)法(fa)設(she)定(ding)時(shi)為(wei)了(le)保(bao)護(hu)電(dian)機(ji)做(zuo)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)過(guo)載(zai)設(she)定(ding)。當(dang)然(ran)即(ji)使(shi)不(bu)設(she)定(ding)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)能(neng)力(li)還(hai)是(shi)有(you)限(xian)的(de),有(you)些(xie)性(xing)能(neng)優(you)良(liang)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)就(jiu)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)驅(qu)動(dong)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)。
交流電機
1、交流同步電機:就是轉子是由永磁材料構成,所以轉動後,隨著電機的定子旋轉磁場的變化,轉子也做響應頻率的速度變化,而且轉子速度=定子速度,所以稱"同步"。2、交流異步電機:轉子由感應線圈和he材cai料liao構gou成cheng。轉zhuan動dong後hou,定ding子zi產chan生sheng旋xuan轉zhuan磁ci場chang,磁ci場chang切qie割ge定ding子zi的de感gan應ying線xian圈quan,轉zhuan子zi線xian圈quan產chan生sheng感gan應ying電dian流liu,進jin而er轉zhuan子zi產chan生sheng感gan應ying磁ci場chang,感gan應ying磁ci場chang追zhui隨sui定ding子zi旋xuan轉zhuan磁ci場chang的de變bian化hua,但dan轉zhuan子zi的de磁ci場chang變bian化hua永yong遠yuan小xiao於yu定ding子zi的de變bian化hua,一yi旦dan等deng於yu就jiu沒mei有you變bian化hua的de磁ci場chang切qie割ge轉zhuan子zi的de感gan應ying線xian圈quan,轉zhuan子zi線xian圈quan中zhong也ye就jiu沒mei有you了le感gan應ying電dian流liu,轉zhuan子zi磁ci場chang消xiao失shi,轉zhuan子zi失shi速su又you與yu定ding子zi產chan生sheng速su度du差cha又you重zhong新xin獲huo得de感gan應ying電dian流liu。所suo以yi在zai交jiao流liu異yi步bu電dian機ji裏li有you個ge關guan鍵jian的de參can數shu是shi轉zhuan差cha率lv就jiu是shi轉zhuan子zi與yu定ding子zi的de速su度du差cha的de比bi率lv。
3、對(dui)應(ying)交(jiao)流(liu)同(tong)步(bu)和(he)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)就(jiu)有(you)相(xiang)映(ying)的(de)同(tong)步(bu)變(bian)頻(pin)器(qi)和(he)異(yi)步(bu)變(bian)頻(pin)器(qi),伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)也(ye)有(you)交(jiao)流(liu)同(tong)步(bu)伺(si)服(fu)和(he)交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)伺(si)服(fu),當(dang)然(ran)變(bian)頻(pin)器(qi)裏(li)交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)變(bian)頻(pin)常(chang)見(jian),伺(si)服(fu)則(ze)交(jiao)流(liu)同(tong)步(bu)伺(si)服(fu)常(chang)見(jian)。
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