拓展型X系列伺服电机
变频器和伺服系统的工作原理及区别
来源:军品伺服    发布时间:2024-03-01 20:45:20

  变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素等功能。变频器可驱动变频电机、普通交流电机,主要是充当调节电机转速的角色。变频器通常由整流单元、中间电路、逆变器和控制器四部分组成。

  伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制管理系统。主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。

  伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制管理系统。又称随动系统。在很多情况下,伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统,其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。伺服系统的结构组成和别的形式的反馈控制管理系统没有原则上的区别。

  伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。最基本的伺服系统包括伺服执行元件(电机、液压缸)、反馈元件和伺服驱动器。若想让伺服系统运转顺利还需要一个上位机构,PLC、以及专门的运动控制卡,工控机+PCI卡,以便给伺服驱动器发送指令。

  变频器的调速原理主要受制于异步电动机的转速n、异步电动机的频率f、电动机转差率s、电动机极对数p这四个因素。转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0-50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。

  变频调速是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。主要是采用交—直—交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分所组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

  伺服系统的工作原理简单的说就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制。再加上驱动器内部的电流闭环,通过这3个闭环调节,使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多。伺服系统是个动态的随动系统,达到的稳态平衡也是动态的平衡。

  三、两者的共同特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)。

  1. 过载能力不同。伺服驱动器一般具有3倍过载能力,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩,而变频器一般允许1.5倍过载。

  2. 控制精度。伺服系统的控制精度远高于变频,通常伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器保证。有些伺服系统的控制精度甚至达到1:1000

  3. 应用场合不同。变频控制与伺服控制是两个范畴的控制。前者属于传动控制领域,后者属于运动控制领域。一个是满足普通工业应用要求,对性能指标要求不高的应用场合,追求的是低成本。另一个则是追求高精度、高性能、高响应。

  4. 加减速性能不同。在空载情况下伺服电机从静止状态加工到2000r/min,用时不会超20ms。电机的加速时间跟电机轴的惯量以及负载有关系。通常惯量越大加速时间越长。

  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,主要的竞争集中在:

  技术含量竞争。在相同的领域中,若采购方对机械的技术方面的要求较高并较为复杂,则会选择伺服系统。反之则会选择变频器产品。如一些数字控制机床、电子专用设备等高科技机械均会首选伺服产品。

  价格竞争。大多数采购方会顾虑成本,常常把技术忽略而首选价格较低的变频器。众所周知,伺服系统的价格差不多是变频器产品的几倍。

  变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,高压大功率变频调速装置不断地成熟起来,原来一直难于解决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。   高压变频器有以下几个优点: 1、高压变频器调速范围为0~100,如果电机和负载机械强度允许,电机也不过流的话, 变频器 还可以使机械超速运行;而液力偶合器的调速范围一般为40~95,即高速段造成约5的速度损失,影响机组的出力;而液力偶合器最低一般只能到额定速度的40,有些情况下,不能够满足调速需要,有一些时候影响节能效益的进一步发挥。 2、高压变频器在整个调速范围内都具有较高的效率(

  对变频器而言,随着温度上升,其故障率成指数上升,常规使用的寿命成指数的下降。因此,该如何正确的处理变频器热问题呢?本文带来了变频器热问题的解决办法并讲解 变频器 散热问题的需要注意的几点。 如何正确的处理变频器热问题?首先必须正确认识变频器工作原理和认真地考虑变频器的散热问题。 我们大家都知道,变频器的故障率随温度上升而成指数的上升。常规使用的寿命随温度上升而成指数的下降。环境和温度升高10度,变频器常规使用的寿命减半。因此,我们要重视散热问题啊!在变频器工作时,流过变频器的电流很大,变频器产生的热量也非常大,不可以忽视其发热所产生的影响。 正确地处理变频器热问题的解决办法和步骤   通常,变频器安装在控制柜中。我们要了解一台 变频器

  变频器在工作时产生的热量,靠自身的风扇强制制冷。空气通过散热通道时,空气中的尘埃容易附着或堆积在变频器内的电子元件上,进而影响散热。当温度超过允许工作点时,会造成跳闸,严重时会缩短变频器的寿命。在变频器内电子元件与风道无隔离的情况下,由尘埃引起的故障更为普遍。因此,变频器的防尘问题应引起重视,下面介绍几种常用的防尘措施。 (1)设计专门的变频器室。当使用的变频器功率较大或数量较多时,可以设计专门的变频器室。房间的门窗和电缆穿墙孔要求密封,防止粉尘侵入;要设计空气过滤装置和循环通道,以保持室内空气正常流通;保证室内温度40℃以下。统一管理,有利于检查维护。 (2)将变频器安装在设有风机和过滤装置的柜子里。当用户没有条件设立

  PMAC 是一个开放式的运动控制器,它有多种型号,系统使用的是TURBO PMACⅡ型卡,该卡在国内的使用不多。用PMAC控制转台闭环伺服系统,从理论上来讲,伺服环内各元件误差以及运动中造成的误差都能够获得补偿,因而能够达到很高的跟随精度和定位精度,但由于受机械变形、气温变化、振动及其它因素的影响,要实现高精度、良好的稳定性和快速的动态响应特性,闭环系统的调试有一定的难度。就PMAC 控制的转台闭环系统来进行调试过程中遇到的几个问题做多元化的分析,并提出处理方法,以供大家借鉴。 1 伺服系统的设计 1.1 PMAC 概述 美国DeltaTau 公司的可编程多轴运动器(PMAC)是世界上功能强大的运动控制器之一,它借助于Mo

  设计与调试 /

  变频器的功能就是将频率、电压都固定的交流电源变成频率、电压都连续可调的三相交流电源。变频器(Variable Frequency Drive,VFD)是一种电力电子设备,通过改变电机工作电压的频率和幅值,实现对电机速度和输出功率的精确控制。本文将详细的介绍变频器的基本功能和应用领域。 一、变频器的基本功能 1.调速功能 变频器最基本的功能是实现对电机工作速度的精确控制。通过对输入电源进行频率和电压的调整,变频器能够使电机在运行过程中保持稳定的速度,满足多种工艺技术要求。 2.节约能源的效果显著 变频器可以轻松又有效地降低电机的运行功率,以此来降低能耗。在电机运行过程中,只需消耗实际所需的功率,避免了过度消耗电能的情况。这不仅降低生产所带来的成本,还减轻

  1引言 矿井提升机所使用的交流绕线式电动机通常是靠切换其转子电阻来进行调速的。但电动机依靠转子电阻获得的低速,其运行特性较软。当提升容器通过给定的减速点时,由于负载的不同,而将得到不同的减速度,不能够达到稳定的低速爬行,最后导致停车位置不准,异常装卸载。通过操作人员同时施用机械闸,利用闸制动和电机拖动的合成特性来得到要求的减速度及低速爬行。这样做,不仅耗电量大,闸瓦磨损大,而且操作人员工作非常紧张,安全性、可靠性差。 晶闸管串级调速自动化提升机,能够得到较好的控制特性。但电控设备多、容量大。为获得减速阶段的制动力矩,还需一套动力制动装置,因而使系统复杂,投资增加。特别是对于500kW以上的绕线电动机,其转子电压约为700

  对于变频器电路结构主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分所组成。 1)驱动电路 驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号,经光电隔离和放大后,作为逆变电路的换流器件(逆变模块)提供驱动信号。 对驱动电路的各种要求,因换流器件的不同而异。同时,一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些品牌、型号的变频器直接采取了专用驱动模块。但是,大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑,这里介绍较典型的驱动电路。图1是较常见的驱动电路(驱动电路电源见图2)。驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路,

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  (寇宝泉,程树康编著)

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