西門子交直流伺服技術(shù)的比較

時間：2019-11-29作者：上海微則自動化設(shè)備有限公司瀏覽：446

伺服系統(tǒng)在機(jī)電設(shè)備中具有重要的地位，高性能的伺服系統(tǒng)可以提供靈活、方便、準(zhǔn)確、快速的驅(qū)動。隨著技術(shù)的進(jìn)步和整個工業(yè)的不斷發(fā)展，拖動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是用交流伺服驅(qū)動取代傳統(tǒng)的液壓、直流、步進(jìn)和AC變頻調(diào)速驅(qū)動，以便使系統(tǒng)性能達(dá)到一個全新的水平，包括較短的周期、較高的生產(chǎn)率、較好的可靠性和較長的壽命。

一、伺服系統(tǒng)的發(fā)展過程

伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動的電機(jī)類型分為直流(DC)和交流(AC)伺服系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代，無刷電機(jī)和直流電機(jī)實現(xiàn)了產(chǎn)品化，并在計算機(jī)外圍設(shè)備和機(jī)械設(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用，20世紀(jì)70年代則是直流伺服電機(jī)的應(yīng)用較廣泛的時代。但直流伺服電機(jī)存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)，在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，影響了與其連接的其他機(jī)械設(shè)備的精度，難以應(yīng)用到高速及大容量的場合，機(jī)械換向器則成為直流伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

從20世紀(jì)70年代后期到80年代初期，隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機(jī)永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價格比的日益提高，交流伺服技術(shù)——交流伺服電機(jī)和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。交流伺服電

機(jī)克服了直流伺服電機(jī)存在的電刷、換向器等機(jī)械部件所帶來的各種缺點(diǎn)，特別是交流伺服電機(jī)的過負(fù)荷特性和低慣性體現(xiàn)出交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性。

交流伺服系統(tǒng)按其采用的驅(qū)動電動機(jī)的類型來分，主要有兩大類：永磁同步(SM型)電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)和感應(yīng)式異步(IM型)電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)。其中，永磁同步電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于完全成熟，具備了十分優(yōu)良的低速性能，并可實現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動的要求。隨著永磁材料性能的大幅度提高和價格的降低，其在工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛，目前已成為交流伺服系統(tǒng)的主流。感應(yīng)式異步電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)由于感應(yīng)式異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)堅固，制造容易，價格低廉，因而具有很好的發(fā)展前景，代表了將來伺服技術(shù)的方向。但由于該系統(tǒng)采用矢量變換控制，相對永磁同步電動機(jī)伺服系統(tǒng)來說控制比較復(fù)雜，而且電機(jī)低速運(yùn)行時還存在著效率低、發(fā)熱嚴(yán)重等有待克服的技術(shù)問題，目前并未得到普遍應(yīng)用。

系統(tǒng)的執(zhí)行元件一般為普通三相鼠籠型異步電動機(jī)，功率變換器件通常采用智能功率模塊IPM。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能，可采用位置和速度閉環(huán)控制。三相交流電流的跟隨控制能有效提高逆變器的電流響應(yīng)速度，并且能限制暫態(tài)電流，從而有利于IPM的安全工作。速度和位置環(huán)可使用單片機(jī)控制，以使控制策略獲得較高的控制性能。電流調(diào)節(jié)器若為比例形式，三個交流電流環(huán)都用足夠大的比例調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，其比例系數(shù)應(yīng)該在保證系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的前提下盡量選大些，使被控異步電動機(jī)三相交流電流的幅值、相位和頻率緊隨給定值快速變化，從而實現(xiàn)電壓型逆變器的快速電流控制。電流用比例調(diào)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡單、電流跟隨性能好以及限制電動機(jī)起制動電流快速可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。

從伺服驅(qū)動產(chǎn)品當(dāng)前的應(yīng)用來看，直流伺服產(chǎn)品正逐漸減少，交流伺服產(chǎn)品則日漸增加，市場占有率逐步擴(kuò)大。在實際應(yīng)用中，精度較高、速度較快、使用較方便的交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為工廠自動化等各個領(lǐng)域中的主流產(chǎn)品。

二、伺服驅(qū)動產(chǎn)品概況

由于伺服驅(qū)動產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，市場上的相關(guān)產(chǎn)品種類很多，從普通電機(jī)、變頻電機(jī)、伺服電機(jī)、變頻器、伺服控制到運(yùn)動控制器、單軸控制器、多軸控制器、可編程控制器、上位控制單元乃至車間和廠級監(jiān)控工作站等一應(yīng)俱全。

(一)伺服電機(jī)

隨著永磁材料制造工藝的不斷完善，新一代的伺服電機(jī)大都采用了較新的Nd2Fe14b1(銣鐵硼)材料，該材料的剩余磁密、矯頑力和較大磁能積均好于其他永磁材料，再加上合理的磁較、磁路及電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大地提高了電機(jī)的性能，同時又縮小了電機(jī)的外形尺寸。新一代的伺服電機(jī)大都采用了新型的位置編碼器，這種位置編碼器的信號線數(shù)量從9根減少到5根，并支持增量型和**值型兩種類型，通信速率達(dá)4M/s，通信周期為62.5μs，數(shù)據(jù)長度為12位，編碼器分辨率為20bit/rev，即每轉(zhuǎn)生成100萬個脈沖，較高轉(zhuǎn)速達(dá)6000r/min，編碼器電源電流僅為16μA。伺服電機(jī)按照容量可以分為**小型(MINI型)、小容量型、中容量型和大容量型。**小容量型的功率范圍為10W到20W，小容量型的功率范圍為30W～750W，中容量型的功率范圍為300W～15KW，大容量型的功率范圍為22KW～55KW。伺服電機(jī)的供電電壓范圍從100V～400V(單三相)。

(二)伺服控制單元

傳統(tǒng)的模擬控制雖然具有連續(xù)性好、響應(yīng)速度快及成本低的優(yōu)點(diǎn)，但也有難以克服的缺點(diǎn)，如系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，容易受到環(huán)境溫度變化的影響而產(chǎn)生漂移，難以實現(xiàn)柔性化設(shè)計，缺乏實現(xiàn)復(fù)雜計算的能力，無法實現(xiàn)現(xiàn)代化控制理論指導(dǎo)下的控制算法等。


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• 詞條

  詞條說明

• 西門子典型變頻器的結(jié)構(gòu)組成及典型變頻器的使用

  變頻器的英文名稱是VFD或VVVF，是一種利用逆變電路的方式將恒頻恒壓的電源變成頻率和電壓可變的電源，進(jìn)而對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的電器裝置。1典型變頻器的結(jié)構(gòu)組成變頻器主要由操作顯示面板、主電路接線端子、控制接線端子、控制邏輯切換跨接器、PU接口、電流/電壓切換開關(guān)、冷卻風(fēng)扇及內(nèi)部電路等構(gòu)成的。1.典型變頻器的操作顯示面板2.典型變頻器的接線端子變頻器的接線端子有兩種：一種為主電路接線端子;一種為控

• 西門子交流伺服驅(qū)動器與變頻器的區(qū)別

  現(xiàn)在交流伺服驅(qū)動器應(yīng)用日廣，在要求運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高和低速段需要較大轉(zhuǎn)矩的場所，如注塑機(jī)行業(yè)，已有大量應(yīng)用，確實表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，比一般變頻器要好很多。不易跳過載，且動態(tài)特性較佳。請大家就應(yīng)用和維修方面，談?wù)勛约旱目捶?。我也是偶爾接觸交流伺服這一塊，希望有業(yè)內(nèi)人士，能就安裝、調(diào)試應(yīng)用和維修等方面，多談點(diǎn)啊。我先來個拋磚引玉吧：1、就其主電路結(jié)構(gòu)來說，與變頻器完全一致。2、工作于速度閉環(huán)，其轉(zhuǎn)速精度才得以

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  變頻器維修學(xué)習(xí)方法有很多，但方向不對努力白費(fèi)，所以抓住方向很重要，為了讓大家較快的掌握變頻器維修知識，這里提供變頻器維修的十種學(xué)習(xí)方法給大家。1、報警參數(shù)檢查法〖例 1〗某變頻器有故障，無法運(yùn)行并且LED顯示“UV”(under voltage的縮寫)，說明書中該報警為直流母線欠壓。因為該型號變頻器的控制回路電源不是從直流母線取的，而是從交流輸入端通過變壓器單獨(dú)整流出的控制電源。所以判斷該報警應(yīng)該

• 產(chǎn)品型號齊全，大量現(xiàn)貨