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伺服电机与变频电机如何区分

　　伺服电机的基本概念是准确、快速定位。不管是直流伺服还是交流伺服电机：1、高速时，伺服电机转速和电压成正比。变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频(要进行无级调速)。但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行控制，这是很大的区别。除此外，伺服电机的构造与普通电机是有区别的，要满足快速响应和准确定位。

      下面我们就来看下伺服电机与变频电机的共同点与不同之处，便我们了解两者的区别在哪。

　　1、两者的共同点：

　　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)

　　2、变频器：

　　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。松下伺服马达对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。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。

　　3、伺服：

　　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的位置控制。3、在更换伺服电机齿轮时，用户必须使用陶瓷系润滑油，不要使用矿物系润滑油，以免造成塑胶齿轮变质，容易断裂。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的计算以及性能更优良的电子器件使之更***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。通过提高速度稳定性和电机旋转位置来减少转矩变化，从而大幅提高了定位的稳定性。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!!!

　　4、交流电机：

　　交流电机一般分为同步和异步电机

　　1）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”。

　　2）交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。0V避免伺服电机过度负载，依照工作的性质与摆臂的长度，决定扭力的大小。转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。

　　3）对应交流同步和异步电机变频器就有相映的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服，当然变频器里交流异步变频常见，伺服则交流同步伺服常见。

　　五、应用不同

　　由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也不大相同：

　　1）在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器，也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的，精度和响应都不高。现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的，但好象不能直接控制位置。

　　2）在有严格位置控制要求的场合中只能用伺服来实现，还有就是伺服的响应速度远远大于变频，有些对速度的精度和响应要求高的场合也用伺服控制，能用变频控制的运动的场合几乎都能用伺服取代，关键是两点：一是价格伺服远远高于变频，二是功率的原因：在之前变频大的能做到几百KW，甚至更高，伺服大就几十KW。电机的速度决定了减速器减速比的上限，n上限=峰值，峰值，同样，电机的扭矩决定了减速比的下限，n下限=T峰值/T电机，如果n下限大于n上限，选择的电机是不合适的。现在现在伺服也能做到几百KW了。

　　以上就是伺服电机与变频电机的共同点与不同之处，便大家进行区分，现在市面***通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，但这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵，这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服，这时很多驱动器就是高变频器，带编码器反馈闭环控制。公司创建了广泛的销售网络，在深圳、上海、成都均有销售公司，每年均保持30%以上的销售额增长，与比亚迪、创维、华为、中兴、日东、南方精雕、策维等多家国内***企业建立合作关系。所谓伺服就是要满足准确、快速定位，只要满足这些就不会存在什么伺服变频之争。

快速了解伺服驱动器的工作原理

　　伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制***，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化;功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为***设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过...文本标签：伺服电机 伺服驱动器　　伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制***，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化;功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为***设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入了软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。第四种情况则是位置环编码器的接线错误，具体的就是信号A，A-的接线颠倒导致的。

　　下面本文就为大家介绍一下伺服驱动器的工作原理。

　　伺服驱动器工作原理：

　　首先功率驱动单元通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。三，保护设施齐全系统还配有各种自诊断保护措施，硬件软件双重保护，并可以胜任三倍过载。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程，整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

　　伺服驱动器一般都有三种控制方式：

　　位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。当然从工程的角度来讲，因为有些东西无法准确的计算，为安全起见，对于频繁启动停止，频繁正反转的场合，可以简单的用能量守恒原理来进行计算。位置控制位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值，由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

　　转矩控制转矩控制方式:

　　是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频(要进行无级调速)。应用主要在对材质的手里有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如绕线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

　　速度模式通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。当然根据松下伺服电机的具体应用环境，也可以选择中惯量，高惯量的松下伺服电机，比如松下伺服电机作为主轴，对于快速响应的要求不那么高的时候，但对速度控制要求非常确，并且经常要求运行在低速低频状态下，还要求能够有编码器信号输出的时候。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。

　　1)如果对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，用转矩模式。

　　2) 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。

　　3) 如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点，如果本身要求不是很高，或者基本没有实时性的要求，采用位置控制方式。伺服进给系统的要求

　　PID控制器：

　　1）PID控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。

　　2）PID控制的基础是比例控制;

　　积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调;微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。

　　伺服驱动器简单地说，就是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现的传动系统定位，目前是传动技术的产品。

伺服电机只用一个连接，端口不用多线链接

　　传统的伺服电机通常会有 2 个或2个以上的电气连接端口，一个是动力电源，另一个为信号反馈，有的可能还会有一个单独的接口用于抱闸控制。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的计算以及性能更优良的电子器件使之更***于变频器。一般机器制造商和设备用户是比较愿意用只有一个电气端口的伺服电机，因为这样，伺服驱动器和电机之间就只需要使用一根线缆连接。但同时，他们也有会有所顾虑。设备用户愿意接受单线借口，是因为看到了线缆减少将带来的设备制造、使用、维护总体成本的优化。但同时也担心单电缆伺服产品应用到实际生产设备中时，是否可靠?

　　因为传统的伺服反馈技术，并不能很好的支持将伺服电机的电源动力和反馈信号整合在一根电缆中。

　　传统的伺服电机在反馈技术中采用的多为非数字式的信号传输方式。但复杂的信号编码接口需要占用较多的线缆芯数，如：Hiperface Steg 和 EnDat 2.1，仅数据线就需要 6 至8 芯，加上编码器电源和温控，需要用到超过 10 芯以上的反馈线缆。

　　同时，传统伺服电机的抗干扰能力相对较弱，所以需要在反馈传输线路上采取足够的信号保护措施，防止因电机数据反馈错误而造成的设备故障，所以这让伺服电缆的制造工艺变得极为复杂。不知道的没有关系下面看看小编是怎么解说的，一起来看看：1、松下伺服电机油和水的保护A：松下伺服电机(IP65)可以用在会受水或油滴侵袭的场所，但是它不是全防水或防油的。因此，在以往的运控设备系统中，为了确保设备运控系统***的性能，即使是使用***的伺服电缆，在系统集成时都需要非常严格的按照要求将伺服电机的动力和反馈线缆分开隔离敷设，更何况是把这两种完全不同类型的线路整合在一根电缆里面呢?

　　不过经过近几年数字式伺服反馈技术的发展，一大批基于此项技术的单电缆伺服产品，如伺服电机、电缆、接插件等的面市和普及，刷新了我们对伺服电机电气连接技术的认知。伺服驱动器简单地说，就是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。前面我们说到，当伺服电机采用纯数字式反馈作为其信号输出方式，由电机到驱动器的数据反馈不再是多通道的并行传输，而是变成了单通道的串行通讯，因此其线缆连接只需使用两芯数字通讯线;

　　但如果能够将动力线通信 ( Power Line Communication)技术应用在伺服反馈上，将数字化的伺服反馈数据叠加在编码器电源线路上，就能够省去反馈信号传输对特定的通讯线缆的需要，将伺服反馈接口简化到只有两芯。松下伺服马达（也叫松下伺服电机），是日本松下电机所制作并推出来的小型交流伺服电动机与驱动器的组合。此外，数字信号在传输时具有比较好的抗干扰能力。采用差分方式进行数字信号的传输，能进一步提升信号线路的抗干扰性能，再通过调制解调技术对数字信号进行解析，能够纠正其在长距离传输过程中因干扰或衰减而产生的错误。这些都在很大程度上提升了数字化伺服反馈的抗干扰性能。

　　数字化高速通讯技术带来的伺服反馈接口的简化和信号抗干扰能力的提升，也降低了运控设备系统对伺服反馈线缆的技术工艺要求和制造难度。4、交流电机：交流电机一般分为同步和异步电机1）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”。伺服电机的单电缆连接”概念在刚提出的时候，并未引起业内人士太多的注意，因为传统的伺服电机一直以来都是需要使用动力电源和反馈信号两根不同的线缆连接的。但简单了解一下单电缆连接技术的基本原理，以及伺服产品厂商和用户的日常生产工作流程，可以发现用户们其实非常希望看到设备系统中伺服驱动器和电机之间线缆连接数量的减少;而厂商们则更关心采用仅有两芯的伺服反馈接口以后，驱动和电机产品在结构上的简化。

　　单电缆技术的价值是显而易见的，能够帮助伺服系统减少至少一半以上的线缆数量和种类，带来成本优势。第二是松下伺服电机的编码器零偏（encoderoffset）而引起的飞车，究其实质是编码器零位错误导致的飞车。机器制造商将因此节省大量与伺服线缆相关的应用成本，包括电缆桥架、线槽和电气柜等硬件成本，线缆敷设、接线、布线等工程实施成本，以及库存、备件等方面的物料供应和管理的物流成本;而机器设备的用户，也将有机会使用到结构更加简洁轻便、采购和应用成本更加优化的运控机械设备。但仍需引起注释的是，如果伺服驱动器与电机之间的线缆通过整合简化到只剩一根，这也会大大降低系统集成过程中与线缆敷设和连接相关的工程实施难度和出错概率。

　　如：将同一台伺服电机的线缆接到不同的驱动器上的错误肯定是不可能出现的了，同时布线和接线的排查也会变得极为简单;系统集成时也无需再考虑动力与反馈线缆分离或隔离敷设，因为伺服反馈的抗干扰问题已经在产品技术层面上解决了，运控设备的稳定性也因此得以提升等等。依据直流伺服电机噪声发生的分歧方法，大致可把其噪声分为三大类：①电磁噪声。

　　采用单电缆技术，能够帮助用户提升设备整体***和系统集成应用体验，同时还能够让他们在几乎不增加任何硬件成本的情况家从这项技术本身直接获益。二、注意检查轴承发热、漏油等现象，按照规定加油，保证其温升不超过额定值。如：因为简化了反馈信号端口、没有 了电机侧反馈端口、无需驱动器侧的模数转换模块，伺服驱动和电机产品的成本将因此优化，同时产品结构也变得更加紧凑轻便。对于终用户来说，机械设备的体积可以做到更小、重量做到更轻。同时数字化的传输还可以实现设备的状态监控——通过远程诊断识别和消除故障，通过预防性维护可以避免意外停机造成的损失。

　　目前***已经装机运行的单电缆伺服驱动电机系统有几十万套，分别来自不同厂家。3、指令输入/反馈输出同时实现4Mpps的***定位分辨率指令。尽管这个数字与整个运控设备市场相比仍然只是很少一部分，但我们已经能够看到越来越多的用户开始在设备中使用基于数字化反馈技术的单电缆伺服产品了，同时越来越多的产品厂商也已经将此项技术纳入其下一代电机和驱动产品的规划之中。