1、交流永磁同步伺服驱动系统 一、 伺服系统简介 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。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。现在市面上流通的交流伺服电 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端变频器，带编码 器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、精确、快速定位，只要满足就不存在伺服变
2、频之争。 一、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） 二、谈谈变频器： 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
3、 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。 三、谈谈伺服： 驱动器方面：伺服驱动器在发展了变频技术的前
4、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
5、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！ 四、谈谈交流电机： 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。转动后，
6、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 由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也
7、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：变频最大的能做到几百 KW，甚至更高，伺服最大 就几十 KW。 就最后一点说下，现在伺服也能做到几百 KW 了。如何正确选择伺服电机和步进电机 2008
8、-04-19 16:40 1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂 直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对 端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供 电电源是直流还是交流电源，亦或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配 用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下 表， 步进电机系统 伺服电机系统 力矩范围 中小力矩（一般在 20Nm 以下） 小中大，全范围 速度范围 低（一般在 2000RPM
9、 以下，大力矩电机小于 1000RPM） 高（可达 5000RPM）,直流伺服电机更可达 12 万转/分 控制方式 主要是位置控制 多样化智能化的控制方式，位置/ 转速/转矩方式 平滑性 低速时有振动（但用细分型驱动 器则可明显改善） 好，运行平滑 精度 一般较低，细分型驱动时较高 高（具体要看反馈装置的分辨率） 矩频特性 高速时，力矩下降快 力矩特性好，特性较硬 过载特性 过载时会失步 可 310 倍过载（短时） 反馈方式 大多数为开环控制，也可接编码 器，防止失步 闭环方式，编码器反馈 编码器类型 - 光电型旋转编码器（增量型/绝对 值型），旋转变压器型 响应速度 一般 快 耐振动 好 一
10、般（旋转变压器型可耐振动） 温升 运行温度高 一般 维护性 基本可以免维护 较好 价格 低 高 3，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？ 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要 维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用 于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动 平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方 波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小， 长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷
11、电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中 一般都用同步电机，它的功率范围大。目前技术已有厂家可以做到很大的功率。 4，使用电机时要注意的问题？ 上电运行前要作如下检查： 1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入 的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开 始时不要太大）； 2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）； 3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后， 再逐步连接。 4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。 5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和 温升
12、情况，发现问题立即停机调整。 5，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时 还会失步，是什么问题？ 一般要考虑以下方面作检查： 1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要 选用力矩比实际需要大 50%100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕 是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。 2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要10mA），以使 光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出 电路是 CMOS 电路，则也要选用 CMOS 输入型的驱动器。 3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加
13、速过程，最好从电机规 定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定， 甚至处于惰态。 4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。因为，实际上此时 造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。 5）对于 5 相电机来说，相位接错，电机也不能工作。 6， 我想通过通讯方式直接控制伺服电机，可以吗？ 可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的应用。 如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上面有 DSP 和 高速度的逻辑处理电路，以实现高速高精度的运动控制。如 S 加速、多轴插补 等。 7， 用开关电源给步进和直流电机系统
14、供电好不好？ 一般最好不要，特别是大力矩电机，除非选用比需要的功率大一倍以上的 开关电源。因为，电机工作时是大电感型负载，会对电源端形成瞬间的高压。 而开关电源的过载性能不好，会保护关断，且其精密的稳压性能又不需要，有 时可能造成开关电源和驱动器的损坏。可以用常规的环形或 R 型变压器变压的 直流电源。 8， 伺服电机的码盘部分可以拆开吗？ 禁止拆开，因为码盘内的石英片（玻璃码盘）很容易破裂，且进入灰尘后， 寿命和精度都将无法保证，需要专业人员检修。 伺服电机工作时带动动光栅高速旋转（可达 3000rpm 或更高），动光栅和 静光栅之间只有十几丝的间隙，再加上电机运行时有震动、电机轴承油隙形成
15、 电机轴“串动”等，故动静光栅安装的要非常平行、平整、运行平稳，否则动 光栅和静光栅的相对运动就容易磨擦，造成电机编码器故障（俗称“刮盘”） 而且无法修复只能将电机内的编码器报废。 由此也不难理解，安装编码器的伺服电机的后壳部分都有明显标识:禁止敲 击 但实际应用中，还是有用户因种种原因，电机安装/或拆卸时用榔头敲，这 样很容易造成电机码盘损坏。 9，步进和伺服电机可以拆开检修或改装吗？ 不要，最好让厂家去做，拆开后没有专业设备很难安装回原样，电机的转 定子间的间隙无法保证。磁钢材料的性能被破坏，甚至造成失磁，电机力矩大 大下降。 10，几台伺服电机可以作同步运行吗？ 可以的。 11，伺服控制
16、器能够感知外部负载的变化吗？ 部分功能较强的伺服驱动器是可以的，如遇到设定阻力时停止、 返回或保持一定的推力跟进。 12，可以将国产的驱动器或电机和国外进口的电机或驱动器配用吗？ 原则上是可以的，但要搞清楚电机的技术参数后才能配用，否则会大大降 低应有的效果，甚至影响长期运行和寿命。最好向供应商咨询后再决定。 13，驱动器和系统如何接地？ a. 如果在交流电源和驱动器直流总线（如变压器）之间没有隔离的话，不 要将直流总线的非隔离端口或非隔离信号的地接大地，这可能会导致设备损坏 和人员伤害。因为交流的公共电压并不是对大地的，在直流总线地和大地之间 可能会有很高的电压。 b. 在多数伺服系统中，所
17、有的公共地和大地在信号端是接在一起的。多种 连接大地方式产生的地回路很容易受噪音影响而在不同的参考点上产生电流。 c. 为了保持命令参考电压的恒定，要将驱动器的信号地接到控制器的信号 地。 它也会接到外部电源的地，这将影响到控制器和驱动器的工作（如：编码 器的 5V 电源）。 d. 屏蔽层接地是比较困难的，有几种方法。正确的屏蔽接地处是在其电路 内部的参考电位点上。这个点取决于噪声源和接收是否同时接地，或者浮空。 要确保屏蔽层在同一个点接地使得地电流不会流过屏蔽层。 14， 减速器为什么不能和电机正好相配在标准转矩点? 如果考虑到电机产生的经过减速器的最大连续转矩，许多减速比会远远超 过减速器
18、的转矩等级。 如果我们要设计每个减速器来匹配满转矩，减速器的内 部齿轮会有太多组合(体积较大、材料多)。 这样会使得产品价格高，且违反了 产品的“高性能、小体积”原则。 考虑到交流伺服驱动器内部在位置指令模式下，还有电子齿轮（电子齿轮 比 G：推荐范围 1/50G50），可以很方便地和各种脉冲源相匹配，以达到用 户理想的控制分辩率（即角度/脉冲）。 通过和机械减速器配合，既可实现精确定位，又可满足超大转矩连续输出。 15，如何选择使用行星减速器还是正齿轮减速器? 行星减速器一般用于在有限的空间里需要较高的转矩时，即小体积大转矩， 而且它的可靠性和寿命都比正齿轮减速器要好。正齿轮减速器则用于较低
19、的电 流消耗，低噪音和高效率低成本应用。 16， 对普通电机而言，何为负载率(duty cycle)? 负载率(duty cycle)是指电机在每个工作周期内的工作时间/（工作时间+ 非工作时间）的比率。如果负载率低，就允许电机以 3 倍连续电流短时间运行， 从而比额定连续运行时产生更大的力量。 17，如何选用电动机、滑台、精密平台类产品？其成本是如何计算的？ 选择运动执行器类产品关键要看你对运动参数有什么样的要求，可以根据 你的需要来确定具体运动参数等技术条件，这些参数要符合你实际需要，既要 满足应用要求并留有余地，也不要提得太高，否则其成本可能会数倍于标准型 产品。举例来说，如果 0.1m
20、m 精度够用的话，就不要选 0.01mm 的参数。其它如 负载能力、速度等也是如此。 另外一个选型建议是，如果不是必须，推拉力或负重、速度、定位精度这 三个主要参数不要同时要求很高，因为运动执行器是一个高精度高技术的机电 一体化产品，在设计制造时需要从机械结构、电气性能、材料特性、材质和处 理方法等多方面考虑并选择相应的组成电机、驱动控制器和反馈装置，以及不 同精度等级的导轨、丝杆、支撑座和其它机械系统，使之达到需要的整体运动 参数，可谓牵一发动全身的产品。当然，如果确有高要求的产品需要，还是可 以满足，只是成本会相应的提高。 伺服的应用 2008-04-19 16:37 关于伺服的应用。有很
21、多方面，连一个小小的电磁调压阀，也可以算上一 个伺服系统。其他伺服应用如火炮或雷达，用作随动，要求实时性好，动态响 应快，超调小，精度在其次。如果是机床，则经常用作恒速，位置高精度，实 时性要求不高。 首先得确定你应用在什么场合。如果用在机床上，则控制部分硬件 可以设计得相对简单一些，成本也相应低些。如果用于军工，则内部固件设计 时控制算法应该更灵活，比如提供位置环滤波、速度环滤波、非线性、最优化 或智能化算法。当然不需要在一个硬件部分上实现。可以面向对象做成几种类 型的产品。 交流伺服在加工中心、自动车床、电动注塑机、机械手、印刷机、包装机、 弹簧机、三坐标测量仪、电火花加工机等等方面的设备
22、有广阔的应用。 关于步进电机和交流伺服电机的性能有较大差别。步进电机是一种离散运 动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系 统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺 服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势， 运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。 虽然步进电机和交流伺服电机在控制方式上相似（脉冲串和方向信号）， 但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。如：1、制精度不同；2、低频 特性不同 3、矩频特性不同 4、过载能力不同 5、运行性能不同 6、速度响应 性能不同。 交流伺服系
23、统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合 也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考 虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 有关伺服零点开关的问题。找零的方法有很多种，可根据所要求的精度及 实际要求来选择。可以伺服电机自身完成（有些品牌伺服电机有完整的回原点 功能），也可通过上位机配合伺服完成，但回原点的原理基本上常见的有以下 几种。 一、伺服电机寻找原点时，当碰到原点开关时，马上减速停止，以此点为 原点。 二、回原点时直接寻找编码器的 Z 相信号，当有 Z 相信号时，马上减速停 止。这种回原方法一般只应用在旋转轴，且回原速度不高，精度也
24、不高。 同步带的安装对伺服定位也有很大影响吗。这个情况，得知道伺服是不是 调得很软？常见伺服是用脉冲控制的，那么，位置环的比例增益，速度环比例 增益、积分时间常数分别是多少？ 位置环比例增益：21rad/s 速度环比例增益：105rad/s 速度环积分时间常数：84ms 关于伺服的三种控制方式,一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转 矩控制方式，位置控制方式 。想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选 择的? 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控 制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出
25、一个恒转矩，当然是用 转矩模式。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。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，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控 制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 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。 那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如 PLC，或低端运动控制器），就用位 置方式控制。如果控制器运算速度比较快，
26、可以用速度方式，把位置环从驱动 器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控 制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱 动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要 使用伺服电机。 换一种说法是： 1、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，具体表现为例如 10V 对应 5Nm 的话，当 外部模拟量设定为 5V 时电机轴输出为 2.5Nm:如果电机轴负载低于 2.5Nm 时电机 正转，外部负载等于 2.5Nm 时电机不转，大于 2.5Nm 时电机反转（通常在有重
27、 力负载情况下产生）。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。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装 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。 2、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。 应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、速度模式：通过模拟量的输入
28、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。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最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。 怎样判断伺服电机与伺服驱动器的故障区别？ 看驱动器上的错误、报警号，然后查手册。如果连报警都没有了，那自然 就是驱动器故障，当然，还有可能是根本伺服就没有故障，而是控制信号错误 导致伺服没有动作。 除了看驱动器上的错误、报警号，
29、然后查手册外，有时最直接判断方法是 更换，如 X 与 Z 轴伺服换（型号相同才可以）。或修改参数，如把 X 轴锁住， 不让系统检测 X 轴 但应注意：X 轴与 Z 轴互换，即使型号相同，进口设备也可能因为负载不同、 参数不同而产生问题。当然，如果是国产设备，通常不会针对使用情况调整伺 服参数，一般不会有问题。但应注意 X 轴与 Z 轴电机功率转矩是否相同、电机 丝杆是否直联以及电子齿轮减速比方面事宜。 关于交流伺服电机的几个问题： 问（A）：交流同步伺服、交流异步伺服的额定转速与极数是否有关？ n1=60f/2p？额定转速以下输出恒转矩，额定转速以上恒功率，那么额定转速的 界定是由电机本身的机
30、械决定还是驱动器来决定？ 有关，同步转速 n1=60f/2p，异步机还有滑差 s，n=(1-s)n1，同步机 n=n1，2p 为极对数。控制中弱磁速度的界定是由驱动器判断的。 额定转速可以由几个方面决定：同步伺服的反电势高低、电机铁心材料允 许的驱动电流交变频率、额定转矩下电机的最大功率、最高温升等，最主要还 是反电势；异步电机主要受材料允许的最高频率以及极对数限制。 额定转速的界定由电机本身的机械和电器特性来决定。 问（B）：交、直流伺服的区分是否取决于驱动器与电机间的电流或电压的 形式？但直流无刷伺服的电流方向也变化？是否可以理解为交流？交流伺服是 否是以直流无刷伺服的原理为基础演变的？
31、答：交流伺服通常指以正弦波驱动方式的伺服，无刷驱动相当于整流子 数为 6（7）的有刷直流电机的控制精度，一般低速特性较差。商业上也有称他 为交流伺服，仅因为他甩掉了电刷，但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有 差距，10000 倍的调速比无刷电机绝难达到。 直流无刷马达其实是自控式永磁同步马达的一种，不过是矩形波供电，而 通常说的永磁同步马达是正弦波供电的。之所以说是“直流电机”，主要考虑 到无刷马达的控制器相当于直流有刷马达的电刷和换向器，实现“电子换向”， 从直流母线侧看相当于直流电机。 直流伺服用于直流电机，不是直流无刷电机；直流无刷电机与交流伺服电 机其实是一回事，就是交流同步电机（交流
32、永磁同步伺服电机）。 问（C）：电机的极对数？ 答：n1=60*f/2p p 一般表示电机的极对数数，2p 是极数。 1 对极包括 N 极和 S 极，极数当然是极对数的两倍。 同步电机机械转速=60*运行频率/极对数； 异步电机机械转速=60*运行频率*（1-滑差率）/极对数 简单的讲，伺服是一个闭环控制系统，而变频器通常工作于开环控制，所以无 论从速度还是精度上，变频器都无法和伺服相比； 不过,高端闭环矢量变频器精度也能满足很多应用场合.大功率情况,例如 100KW 的电机,用伺服就太贵了.用变频器上的编码器信号反馈到上端的运动控制器,也 可实现(位置)闭环控制.尽管动态性能变频器比不上伺服
33、,但稳态精度也不差.和 伺服一样,取决于连接系统的机械特性和编码器分辨率.； 其实变频是伺服的一个重要部分，对变频的内部进行闭环的精确控制就成为了 伺服了 伺服放大器不能接普通电机，虽然交流伺服电机与普通三相电机原理上相同， 除非普通电机的功率很小。如果控制器输出的是 PWM 脉冲,它可以与变频器组成 一个闭环系统。 交流伺服电机与普通电机有很多区别，具体你可以参考一下电机学方面的 书籍，按道理如果功放通流容量足够的话是可以接普通三相电机的，这一点往 往是满足不了的。普通电机通常功率很大，尤其是启动电流很大，伺服放大器 的电流容量不能满足要求。你从电机的尺寸就可以知道原因了。 准确的说伺服系统
34、既有开环系统，也有闭环系统。变频器是改变电源频率和电 压，它是一种电源可供更多机床作为无级调速应用。伺服是改变角位移和角速 度来达到数控机床的自动加工。 伺服的额定速度比一般异步电机高的多，并且可以控制转速和位移，而一般的 变频器只侧重于转速控制，适用于开环调速，而伺服可以做到精确定位，速度 环控制响应比变频器加外围速度控制更直接，动态响应好。 其实各位都忽略了一个问题，就是伺服电机都是同步电机，其转子转速就是电 机的实际转速，不存在速度差，而变频器控制对象是异步电机，其实际转速跟 转子转速存在着转差，所以它本身电机在速度就不是很稳定 -伺服电机分直流伺服电机和交流伺服电机，交流伺服电机可理解
35、为“两相交 流异步电动机“，可控性、灵敏度较好，一般用在闭环系统 -变频器是用来改变频率和电压的，用于交流调速及其他需变频的场合。 -伺服是“奴隶“的意思。 我对伺服系统不是很熟悉，就变频器发表以下个人看法；各位楼上的高手的说 法基本都对，变频器最大的功能就是可实现无级和可设定的多级变速，当然也 可在开环和闭环状态下进行控制；变频器可以和以前的直流调速系统相比；变 频器也份恒转矩和恒功率，分别对应于基速下调和基速向上调，基速向上调就 类似直流调速中的弱磁调速。目前变频器的功率可做到 15000kw 甚至更高，而 流行的 IGBT 也可做到几千 KW。而伺服系统一般做不到这么大，他更适合于小 功
36、率，精密控制的速度，位移，转矩。我有个问题请教各位：松下的伺服器， 型号不祥：50/60hz，1.2A，200w，2.相输入，出现“error 18“，(没有报警手 册) 负载正常，系统一上电就出现此报警。 大家好！ 看了大家的帖子，觉得有必要多几句嘴 交流伺服和交流变频的区别其实只在于控制指标，包括稳态精度和动态性 能。 先说稳态精度：交流伺服的执行单元是永磁同步电机（也有人把无刷直流 系统叫做交流伺服，但电机大体上与同步电机差不多，只是控制方法不同，后 面详说），它的特点是同步，就是说，当控制电机定子磁场的强度和矢量方向 后，外力是难以改变转子（动子）的相对位置的，在额定力矩以内，无论外力
37、 怎样变化，转子都会自动产生一个回归力，一旦扰动撤消，转子矢量即回归原 位。变频器不然，电机转子对定子的相对位置没有记忆，扰动后不能回位。即 使加装位置传感器做位置闭环，变频器仍不能和伺服相比。原因是，在位置-速 度-力矩三闭环中，变频器实现速度闭环指标比伺服差多了。不过，现在新出来 的普通异步电机的伺服控制方案中，采用磁场行波控制，异步电机伺服控制也 不是难事，指标也很高。不过驱动器已经不是楼主说的普通变频器或者矢量变 频器了 再说动态指标：当伺服系统（通常以速度闭环来举例）速度环给定一个正 弦波信号，则电机的速度也应以正弦规律变化。保持给顶正弦波的（对不起， 待续） 保持给顶正弦波的幅值，
38、逐渐提高正弦波的频率，电机速度的变化也会加高频 率。当给定频率提高到一定程度，通常是几十赫兹时，响应正弦波的相位发生 滞后，幅度下降 3db，这一点的给定频率就是响应带宽，这是伺服的一个重要 指标，它表征系统的响应速度、抗扰动的能力，也极大地影响静态指标。由于 变频器内部没有线性控制电机转矩的能力（无传感器直接转矩控制 DTC 也是通 过解算的近似方法，有控制但不精确），所以不能直接对外力波动作直接快速 的反应，因此，动态性能（响应带宽）很低。 另说无刷电机控制：理想的无刷电机，其矩角特性是梯形波的，并且在换 相时力矩波动很小。但实际由于电枢反应等原因，换相时的力矩波动足以影响 系统的低速运行
39、特性，所以无刷电机伺服系统低速特性上无法与正弦波 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。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。现在市面上流通的交流伺 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端变频器，带编码器反馈闭环控制。所谓 伺服就是要满足准确、精确、快速定位，只要满足就不存在
40、伺服变频之争。 伺服系统是用在小功率的定位（小于 2.2kw)。而变频器用在大功率的定位系统 中（采用同步同位卡）也可以达到精确的角度。若在大功率 中采用伺服就太昂 贵了。 楼上所言已属老黄历了，现在几十 KW 的同步伺服有的是，只是价钱昂贵。变频 最早只是用来调速，无论同步还是异步电机都可以用，并不用来完成精确定位 跟踪的工作，但近年来，高端变频器技术在不断发展，配合机电时间常数小的 电机也能完成伺服的精确定位跟踪的功能，特别是在大功率场合（异步伺服有 价格优势）。伺服本身的功能就是精确快速定位跟踪，变频器做到这种程度那 就是伺服。 伺服与变频的一个重要区别是: 变频可以无编码器,伺服则必须
41、有编码器,作电 子换向用. 凡夫俗子： 一、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/2p ，n 转速，f 频率， p 极对数） 二、谈谈变频器： 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
42、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 每相的输出要加摩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。 三、谈谈伺服： 驱动
43、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伺服强大很多，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
44、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！ 四、谈谈交流电机： 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
45、步电机：转子由感应线圈和材料构成。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 由于变
46、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：变频最大的能做到几百 KW，甚至更高，伺服 最大就几十 KW。 看了各位的文章受益匪浅,其实交流异步电动机的
47、伺服控制技术国内已经出来了,我 也使用过,基本达到同步伺服的精度,控制器的体积也不大,对电动机的要求不高,鼠 笼电机都可以实现伺服控制,在设备改造方面和制造上面具有极大的应用范围, 并且可以实现比同步伺服更高的功率和转速控制。如果那位感兴趣可以和我联 系，我的电话是：02368618140，我希望这个新技术给大家带来福音。 IMS 交流伺服控制器与其他交流伺服控制器的比较 很久以来对异步电动机的数字控制一直是困扰自动控制领域中的一大难题， 如今我们已经完美地解决了这个难题，IMS 交流伺服控制器的研制成功实现了 对异步电动机的高精度伺服控制。完全实现对异步电动机的数字控制。IMS 控 制器的问
48、世必将在自动控制领域内引起新的革命。 我们现在以下几个方面将 IMS 交流伺服控制器与目前的交流伺服控制器相 比，其优越性如下： 1、 控制对象：IMS交流异步电动机（鼠笼式电动机）。 而其他交流伺服控制器交流伺服电动机。其成本不言而喻。 2、 可实现最高转速：IMS12000RPM；其他6000RPM。 3、 位置控制精度：两者相当。 4、 加速度控制：IMS 伺服控制器加减速可在 0.05Hzs3000Hzs 范 围内设定。其他伺服控制器如果是在同功率的条件下相当。 5、 控制：IMS 伺服控制器在电机基频以下的转矩输出可达到 3 倍额定转 矩，并能够进行控制。转矩控制精度为5%，并保持速
49、度稳定和位置准确。IMS 伺服控制器在零转速具有力矩保持功能，在特定的条件下可以取代制动器。其 他伺服控制器国外产品可以短时间达到三倍转矩。 6、同步控制：IMS 伺服控制器可实现 15 台电机同步运行。其他伺服控制 器可以实现 4 台的同步控制都属于指令式的。 综观中国的伺服市场格局 国产伺服如何突围？ 2008 年 07 月 11 日 星期五 16:48 摘要： 21 世纪以来，我国工业自动化的发展进入一个全新的快速发展阶段，交流伺服 系统业已成为机械自动控制的基础元件。综观中国的伺服市场格局，不难看出， 国产伺服还远远处于劣势，究其原因，大致有三：其一，大部分国内伺服厂商 并不掌握核心技术核心软件的编写，而是依赖进口，这不但提高了成本， 还很难对客户的具体需求做适应性的调整；其二，高端技术人才的缺乏也使得 伺服产品的研发缺乏力度，伺服产业说到底是个高科技产业，没有大量的人力 资源投入，便难以成气候；其三，产品成熟度不够，营销以及客服体系也欠完 善，品牌影响力尚未建立，有利的信息没有有效到达客户，这也在很大程度影 响了客户的最终选择。 列强环伺，国产伺服如何突围？ “中国伺服市场容量很大，但中国的伺服产业才刚刚起步，国外品牌已经 纷纷进入并占居了绝大部分的市场，国产伺服要想与之竞争，还有一场硬仗要 打。
