不管是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，德國的“工業(yè)4.0”，還是中國的“中國制造2025”，在電機(jī)的選擇上大多是伺服電機(jī)與變頻電機(jī)。但是要詳細(xì)的區(qū)分伺服電機(jī)與變頻電機(jī)，似乎并不是一件容易的事!
第一個概念是交流電機(jī)里的變頻≠伺服。
變頻器就像是節(jié)奏大師手里的那把琴，琴聲可千變?nèi)f化!類似的，變頻是將工頻的50hz,60hz的交流電先整流成直流電，然后通過可控開關(guān)器件(igbt,igct等)，載波頻率和pwm調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形。簡單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機(jī)的速度。但現(xiàn)在很多變頻電機(jī)已經(jīng)將交流電機(jī)的定子磁場uvw3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩兩個電流的分量。這樣既可以控制電機(jī)的速度也可以控制電機(jī)的力矩。
伺服控制可比作是捕食時的蒼鷹。蒼鷹捕食動作之快，目標(biāo)定位之準(zhǔn)!同樣的伺服控制就是精準(zhǔn)定位和快速響應(yīng)。伺服是將電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)都閉合才能進(jìn)行的控制。交流伺服的本質(zhì)就是在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的pwm方式模仿直流電機(jī)的控制方式來實(shí)現(xiàn)的，也就是說交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。
知道伺服電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造就可揭開伺服電機(jī)的面紗。
伺服電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子上有兩個繞組，勵磁繞組和控制繞組。其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵或者是感應(yīng)線圈，導(dǎo)磁材料，轉(zhuǎn)子在由勵磁繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的作用下轉(zhuǎn)動。同時伺服電機(jī)自帶編碼器，驅(qū)動器實(shí)時的接受到編碼器的反饋信號，再根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較來調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。由此不難看出，伺服電機(jī)的控制精確度很大程度決定于編碼器的精度。
既然有了伺服電機(jī)那為何還要變頻電機(jī)的存在?
目前比較通用的交流伺服電機(jī)多為永磁同步交流伺服電機(jī)，但這種電機(jī)受工藝的限制，功率很難做大，十幾千瓦以上的同步伺服價(jià)格昂貴。于是人們更愿意去選擇控制性能略孫一籌的交流異步伺服電機(jī)。這時的驅(qū)動器就是由高端變頻器和帶編碼器反饋環(huán)進(jìn)行控制的。
變頻電機(jī)在速度控制和力矩控制要求不高的場合應(yīng)用較多，也有在加有位置反饋信號后構(gòu)成位置閉環(huán)控制的變頻電機(jī)，但其精度和響應(yīng)都不高;伺服電機(jī)一般應(yīng)用在有嚴(yán)格控制要求，精度和響應(yīng)要求高的場合。
總得來說，能用變頻控制的運(yùn)動場合幾乎都能用伺服控制取代。但伺服電機(jī)與變頻電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，有兩大明顯區(qū)別。一是伺服電機(jī)的價(jià)格要遠(yuǎn)高于變頻電機(jī);二是變頻器的功率最大能做到幾百kw，甚至更高，但伺服最大也就到幾十kw。
新的產(chǎn)品的研發(fā)離不開測試，要想對變頻電機(jī)和伺服電機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確參數(shù)測試，那必須要滿足電機(jī)頻率帶寬的要求。