伺服驱动器的工作原理伺服驱动器的工作原理之樊仲川亿创作随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也慢慢变得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取全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。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。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。具体采取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，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。如果对位置和...
伺服驱动器的工作原理之樊仲川亿创作随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也慢慢的变多地应用于数字控制管理系统中。为了适应数字控制的发展的新趋势，运动控制管理系统中大多采取全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。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。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。具体采取什么控制方式要按照每个客户的
，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死循环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果自己要求不是很高，或者，基本没实时性的要求，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，需要实时对电机做调整。那么如果控制器自己的运算速度很慢（比方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，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（比方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干这么干，而且，这时完全不需要用伺服电机。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
示为例如10V对应5Nm的线Nm:如果电机轴负载低于时电机正转，外部负载等于时电机不转，大于时电机反转（通常在有重力负载情况下发生）。能够最终靠实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环绕纠缠和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据环绕纠缠的半径的变更随时更改以确保材质的受力不会随着环绕纠缠半径的变更而改变。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，也有些伺服能够最终靠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：通过模拟量的输入或脉冲的频率都能够直接进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也能够直接进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位回馈以做运算用。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，这样的优点是能够大大减少中间传动过程中的误差，增加了总系统的定位精度。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来控制，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此外，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
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取交流异步伺服，这时很多驱动器就是高端变频器，带编码器回馈死循环控制。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频之争。一、两者的共同点：交流伺服的技术自己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定有变频的这一环节：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调节逆变成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死循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。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相转化为能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取这样方式控制力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采样回馈后构成死循环负反馈的电流环的PID调节；ABB的变频又提出和这样方式分歧的直接转矩控制技术，具体请查阅有关数据。这样做才能够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，编码器回馈也可加可不加，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，主要的一点能够直接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：伺服电机的资料、结构和加工工艺要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、频率变更很快的电源时，伺服电机就能根据电源变更发生响应的动作变更，响应特性和抗超载能力远高于变频器驱动的交流电机，电机方面的严重差别也是两者性能分歧的根本。就是说不是变频器输出不了变更那么快的电源信号，而是电机自己就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了呵护电机做了相应的超载设定。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：交流电机大体上分为同步和异步电机1、交流同步电机：就是转子是由永磁资料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变更，转子也做响应频率的速度变更，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。2、交流异步电机：转子由感应线圈和资料构成。转动后，定子发生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈发生感应电流，进而转子发生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变更，但转子的磁场变更永远小于定子的变更，一旦等于就没有变更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，转子失速又与定子发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罕见，伺服则交流同步伺服罕见。五、应用由于变频器和伺服在性能和功能上的分歧，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，也有在上位加位置回馈信号构成死循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
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