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公司動(dòng)態(tài)
伺服變頻器
閱讀：281 發(fā)布時(shí)間：2012-6-13伺服和變頻器的定義
傳統(tǒng)上講：變頻器是以速度控制為目的，伺服是以位置控制為目的，因此有變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器的區(qū)分。通常變頻器的功率較大，而伺服驅(qū)動(dòng)功率較小。變頻器一般用功率KW 表示，伺服驅(qū)動(dòng)器一般強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)速和力矩。
但目前，變頻器有進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)充：部分品牌變頻器可以有強(qiáng)大的伺服功能，如AB的PF755和PF700S,西門子的S120,都可以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。
變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。
變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。
通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，
另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
伺服系統(tǒng)是用來地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)。又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移（或轉(zhuǎn)角）準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。
現(xiàn)在的變頻器和伺服基本都互相有交匯的功能，主要還是看你在使用中偏重于他們2者的應(yīng)用上比較強(qiáng)的那一部分了，反正現(xiàn)在區(qū)分不是很明顯。
伺服和變頻器的工作原理
伺服系統(tǒng)的工作原理簡單的說就是在開環(huán)控制的交直流電機(jī)的基礎(chǔ)上將速度和位置信號(hào)通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動(dòng)器做閉環(huán)負(fù)反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機(jī)的輸出對(duì)設(shè)定值追隨的準(zhǔn)確性和時(shí)間響應(yīng)特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個(gè)動(dòng)態(tài)的隨動(dòng)系統(tǒng)，達(dá)到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動(dòng)態(tài)的平衡。
變頻器的調(diào)速原理主要受制于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、異步電動(dòng)機(jī)的頻率f、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率s、電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)p這四個(gè)因素。轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)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(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。
伺服和變頻器的共同點(diǎn)：
交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的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)：變頻就是將工頻的50、60HZ的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)的波形類似于正余弦的脈動(dòng)電，由于頻率可調(diào)，所以交流電機(jī)的速度就可調(diào)了（n=60f/p，n轉(zhuǎn)速，f頻率，p極對(duì)數(shù)）。
伺服和變頻器的區(qū)別：
1. 控制精度。伺服系統(tǒng)的控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻，通常伺服電機(jī)的控制精度是由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。有些伺服系統(tǒng)的控制精度甚至達(dá)到1：1000。
2. 過載能力不同，伺服驅(qū)動(dòng)器一般具有3倍過載能力，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩，而變頻器一般允許1.5倍過載。
3. 加減速性能不同。在空載情況下伺服電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加工到2000r/min，用時(shí)不會(huì)超20ms。電機(jī)的加速時(shí)間跟電機(jī)軸的慣量以及負(fù)載有關(guān)系。通常慣量越大加速時(shí)間越長。
4. 應(yīng)用場(chǎng)合不同。變頻控制與伺服控制是兩個(gè)范疇的控制。前者屬于傳動(dòng)控制領(lǐng)域，后者屬于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。一個(gè)是滿足一般工業(yè)應(yīng)用要求，對(duì)性能指標(biāo)要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合，追求的是低成本。另一個(gè)則是追求高精度、高性能、高響應(yīng)。
國內(nèi)伺服和變頻器的市場(chǎng)情況
我國的伺服技術(shù)起步較晚，由伺服電機(jī)、反饋裝置與控制器組成的伺服系統(tǒng)才走過50個(gè)年頭而已。但不可否認(rèn)的是，中國制造業(yè)開始逐漸意識(shí)到伺服系統(tǒng)在提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力方面發(fā)揮的作用越來越大。伺服系統(tǒng)強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求開始漸露頭角。相信不久之后，伺服系統(tǒng)新一輪的增長史必將續(xù)寫另一個(gè)“中國變頻器”的發(fā)展史。主要分析原因如下：
首先，隨著中國經(jīng)濟(jì)整體形式的向好發(fā)展，很多伺服重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)如機(jī)床、電子設(shè)備、醫(yī)療器械、混合動(dòng)力汽車、新能源等行業(yè)因經(jīng)濟(jì)政治原因，恢復(fù)程度大大超過人們的預(yù)期水平。此等行業(yè)的發(fā)展直接導(dǎo)致伺服市場(chǎng)的需求旺盛，使得眾多國產(chǎn)伺服品牌紛紛崛起。而隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，產(chǎn)業(yè)升級(jí)與進(jìn)口替代也推動(dòng)了伺服產(chǎn)品的大量使用，節(jié)能、增產(chǎn)效果日趨明顯。值得一提的是，伺服應(yīng)用技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的初步成熟，暗示了節(jié)能減碳帶給伺服的商機(jī)絕不亞于節(jié)能減排給高壓變頻器帶來的機(jī)遇。
其次，在領(lǐng)域，用戶在使用過程中zui為看重的極大因素如穩(wěn)定性、響應(yīng)性、精度，都是伺服系統(tǒng)所具備的優(yōu)勢(shì)所在。在技術(shù)要求越來越高的今天，誰擁有zui高的性能，誰就能獲得用戶青睞，價(jià)格已不再是阻礙伺服發(fā)展的決定因素。市場(chǎng)無疑被伺服占據(jù)著高地。而變頻器只是在一些較為低端的簡單領(lǐng)域發(fā)揮著作用。
據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)推出伺服產(chǎn)品的廠商差不多有二十余家。一直以來，伺服領(lǐng)域的準(zhǔn)入門檻比低壓變頻器領(lǐng)域高，許多廠商還是基于變頻器技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，像國產(chǎn)廠商匯川等企業(yè)，就已經(jīng)開始初嘗伺服產(chǎn)業(yè)為企業(yè)帶來的實(shí)際效益。匯川原有的研發(fā)實(shí)力為其在伺服領(lǐng)域立足提供有效支撐，而品牌影響力提升、產(chǎn)能釋放和細(xì)分行業(yè)延伸，使得其在伺服市場(chǎng)的地位將逐年提升，2010年其伺服銷售額就達(dá)1億多人民幣。究其轉(zhuǎn)向伺服產(chǎn)品的zui終原因，國家伺服發(fā)展政策向好可一語道破玄機(jī)。在七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，機(jī)械工業(yè)占了兩個(gè)即裝備制造業(yè)和新能源汽車，且其他五個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)也都需要機(jī)械工業(yè)的支撐。由此看來，制造業(yè)的發(fā)展也將給伺服發(fā)展帶來新契機(jī)。
伺服和變頻器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)
由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，所以應(yīng)用也不相同，主要的競(jìng)爭(zhēng)集中在：
價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。大多數(shù)采購方會(huì)顧慮成本，常常把技術(shù)忽略而價(jià)格較低的變頻器。*，伺服系統(tǒng)的價(jià)格差不多是變頻器產(chǎn)品的幾倍。
技術(shù)含量競(jìng)爭(zhēng)。在相同的領(lǐng)域中，若采購方對(duì)機(jī)械的技術(shù)要求較高并較為復(fù)雜，則會(huì)選擇伺服系統(tǒng)。反之則會(huì)選擇變頻器產(chǎn)品。如一些數(shù)控機(jī)床、電子設(shè)備等高科技機(jī)械均會(huì)伺服產(chǎn)品。
。
盡管目前伺服系統(tǒng)的應(yīng)用還未普及。但隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，人們將逐漸意識(shí)到伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在，伺服系統(tǒng)也將獲得采購商的認(rèn)可。
由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，所以應(yīng)用也不大相同：
1、在速度控制和力矩控制的場(chǎng)合要求不是很高的一般用變頻器，也有在上位加位置反饋信號(hào)構(gòu)成閉環(huán)用變頻進(jìn)行位置控制的，精度和響應(yīng)都不高。
現(xiàn)有些變頻也接受脈沖序列信號(hào)控制速度的，但好象不能直接控制位置。
2、在有嚴(yán)格位置控制要求的場(chǎng)合中只能用伺服來實(shí)現(xiàn)，還有就是伺服的響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變頻，有些對(duì)速度的精度和響應(yīng)要求高的場(chǎng)合也用伺服控制，
能用變頻控制的運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合幾乎都能用伺服取代，關(guān)鍵是兩點(diǎn)：一是價(jià)格伺服遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻，二是功率的原因：變頻zui大的能做到幾百KW，甚至更高，
伺服zui大就幾十KW。
就zui后一點(diǎn)說下，現(xiàn)在伺服也能做到幾百KW了。
供電沒有區(qū)別。只是在控制上，伺服具有三環(huán)控制，即：位置環(huán)，速度環(huán)，電流環(huán)。而變頻器則沒有這三環(huán)。這也是伺服與變頻的主要區(qū)別。