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變頻器和伺服驅(qū)動器的區(qū)別
【機床商務網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】談起變頻器和伺服驅(qū)動的區(qū)別，絕大多數(shù)人普遍認為變頻器通常用于低端機械設備，而伺服驅(qū)動器則多用于機械設備。其實，這是一種比較籠統(tǒng)的說法，今天我們來具體了解一下。
一、兩者的定義
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用，將工頻電源變換成另一頻率的電能控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對交流異步電機的軟啟動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素等功能。變頻器可以驅(qū)動變頻電機、普通交流電機，主要是充當調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的角色。變頻器通常由整流單元、中間電路、逆變器和控制器四部分組成。
伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。主要任務是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。
伺服系統(tǒng)是用來精確地跟隨或復現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(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械位移(或轉(zhuǎn)角)準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。
伺服系統(tǒng)按所用驅(qū)動元件的類型可分為機電伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和氣動伺服系統(tǒng)。基本的伺服系統(tǒng)包括伺服執(zhí)行元件(電機、液壓缸)、反饋元件和伺服驅(qū)動器。若想讓伺服系統(tǒng)運轉(zhuǎn)順利還需要一個上位機構(gòu)，PLC、以及專門的運動控制卡，工控機+PCI卡，以便給伺服驅(qū)動器發(fā)送指令。
二、兩者的工作原理
變頻器的調(diào)速原理主要受制于異步電動機的轉(zhuǎn)速n、異步電動機的頻率f、電動機轉(zhuǎn)差率s、電動機極對數(shù)p這四個因素。轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。
變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(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機。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、直流儲能和緩沖無功功率。
伺服系統(tǒng)的工作原理簡單的說就是在開環(huán)控制的交直流電機的基礎上將速度和位置信號通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動器做閉環(huán)負反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機的輸出對設定值追隨的準確性和時間響應特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個動態(tài)的隨動系統(tǒng)，達到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動態(tài)的平衡。
三、兩者的共同特點
交流伺服的技術是借鑒了變頻的技術，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))。
四、兩者的區(qū)別
1. 過載能力不同。伺服驅(qū)動器一般具有3倍過載能力，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，而變頻器一般允許1.5倍過載。
2. 控制精度。伺服系統(tǒng)的控制精度遠遠高于變頻，通常伺服電機的控制精度是由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。有些伺服系統(tǒng)的控制精度甚至達到1：1000
3. 應用場合不同。變頻控制與伺服控制是兩個范疇的控制。前者屬于傳動控制領域，后者屬于運動控制領域。一個是滿足一般工業(yè)應用要求，對性能指標要求不高的應用場合，追求的是低成本。另一個則是追求高精度、高性能、高響應。
4. 加減速性能不同。在空載情況下伺服電機從靜止狀態(tài)加工到2000r/min，用時不會超20ms。電機的加速時間跟電機軸的慣量以及負載有關系。通常慣量越大加速時間越長。
五、兩者的市場競爭
由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，因此他們的應用也不大相同，主要的競爭集中在：
技術含量競爭。在相同的領域中，若采購方對機械的技術要求較高并較為復雜，則會選擇伺服系統(tǒng)。反之則會選擇變頻器產(chǎn)品。如一些數(shù)控機床、電子專用設備等高科技機械均會首選伺服產(chǎn)品。
價格競爭。大多數(shù)采購方會顧慮成本，常常把技術忽略而選擇價格較低的變頻器。眾所周知，伺服系統(tǒng)的價格差不多是變頻器產(chǎn)品的幾倍。
盡管目前伺服系統(tǒng)的應用還未普及，尤其是國產(chǎn)伺服系統(tǒng)，被應用的場合相比國外伺服產(chǎn)品少之甚少。但隨著工業(yè)化進程的加快，人們將逐漸意識到伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢所在，相信會有越來越多的廠商將投入到伺服系統(tǒng)的研發(fā)領域中。相信過不了多久，中國將迎來“伺服產(chǎn)業(yè)”的鼎盛時期。
(原標題：漲知識 | 伺服與變頻器兩者到底有什么區(qū)別？)
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