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Technical articlesAB變頻器與伺服驅(qū)動器的區(qū)別
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伺服的基本概念是準確、、快速定位。變頻是伺服控制的一個必須的內(nèi)部環(huán)節(jié),伺服驅(qū)動器中同樣存在變頻(要進行無級調(diào)速)。但伺服將電流環(huán)速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合進行控制,這是很大的區(qū)別。除此外,伺服電機的構造與普通電機是有區(qū)別的,要滿足快速響應和準確定位?,F(xiàn)在市面上流通的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服,但這種電機受工藝限制,很難做到很大的功率,十幾KW以上的同步伺服價格及其昂貴,這樣在現(xiàn)場應用允許的情況下多采用交流異步伺服,這時很多驅(qū)動器就是變頻器,帶編碼器反饋閉環(huán)控制。所謂伺服就是要滿足準確、、快速定位,只要滿足就不存在伺服變頻之爭。
兩者的共同點:
交流伺服的技術本身就是借鑒并應用了變頻的技術,在直流電機的伺服控制的基礎上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現(xiàn)的,也就是說交流伺服電機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電,由于頻率可調(diào),所以交流電機的速度就可調(diào)了(n=60f/p ,n轉(zhuǎn)速,f頻率, p極對數(shù))變頻器:
簡單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機的速度,這時可以開環(huán)也可以閉環(huán)要視控制方式和變頻器而定,這就是傳統(tǒng)意義上的V/F控制方式。現(xiàn)在很多的變頻已經(jīng)通過數(shù)學模型的建立,將交流電機的定子磁場UVW3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的兩個電流的分量,現(xiàn)在大多數(shù)能進行力矩控制的品牌的變頻器都是采用這樣方式控制力矩,UVW每相的輸出要加霍爾效應的電流檢測裝置,采樣反饋后構成閉環(huán)負反饋的電流環(huán)的PID調(diào)節(jié);ABB的變頻又提出和這樣方式不同的直接轉(zhuǎn)矩控制技術,具體請查閱有關資料。這樣可以既控制電機的速度也可控制電機的力矩,而且速度的控制精度優(yōu)于v/f控制,編碼器反饋也可加可不加,加的時候控制精度和響應特性要好很多。
伺服:
驅(qū)動器方面:伺服驅(qū)動器在發(fā)展了變頻技術的前提下,在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán),速度環(huán)和位置環(huán)(變頻器沒有該環(huán))都進行了比一般變頻更的控制技術和算法運算,在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強大很多,主要的一點可以進行的位置控制。通過上位控制器發(fā)送的脈沖序列來控制速度和位置(當然也有些伺服內(nèi)部集成了控制單元或通過總線通訊的方式直接將位置和速度等參數(shù)設定在驅(qū)動器里),驅(qū)動器內(nèi)部的算法和更快更的計算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更*于變頻器。
變頻器是干什么的?
變頻器是用來改變交流電機供電的頻率和幅值,因而改變其運動磁場的周期,達到平滑控制電動機轉(zhuǎn)速的目的。
變頻器的出現(xiàn),使得復雜的調(diào)速控制簡單化,用變頻器加交流鼠籠式感應電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作,縮小了體積,降低了維修率,使傳動技術發(fā)展到新階段。
變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。
變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應用。
在變頻器出現(xiàn)之前,要調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速的應用需透過直流電動機才能完成,不然就是要透過利用內(nèi)建耦合機的VS電動機,在運轉(zhuǎn)中用耦合機使電動機的實際轉(zhuǎn)速下降,變頻器簡化了上述的工作,縮小了設備體積,大幅度降低了維修率。不過變頻器的電源線及電動機線上面有高頻切換的訊號,會造成電磁干擾,而變頻器輸入側(cè)的功率因素一般不佳,會產(chǎn)生電源端的諧波。
變頻器的應用范圍很廣,從小型家電到大型的礦場研磨機及壓縮機。約1/3的能量是消耗在驅(qū)動定速離心泵、風扇及壓縮機的電動機上,而變頻器的市場滲透率仍不算高。能源效率的顯著提升是使用變頻器的主要原因之一。
變頻器技術和電力電子有密切關系,包括半導體切換元件、變頻器拓撲、控制及模擬技術、以及控制硬件及固件的進步等。