變頻器和伺服驅動(dòng)器的區別及共同點(diǎn)？

變頻器和伺服驅動(dòng)器作為傳動(dòng)系統中應用最廣泛的驅動(dòng)設備，兩者穩穩地占據著(zhù)驅動(dòng)領(lǐng)域的絕大部分地盤(pán)。

談起兩者的區別，很多人只知道變頻器常用于低端機械設備，而伺服驅動(dòng)器則多用于高端機械設備，這是一種比較籠統的說(shuō)法，今天我們來(lái)認知一下兩者的異同~~~

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，能實(shí)現對交流異步電機的軟啟動(dòng)、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素等功能。變頻器可驅動(dòng)變頻電機、普通交流電機，主要是充當調節電機轉速的角色。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(dòng)控制系統。主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進(jìn)行放大、變換與調控等處理，使驅動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。

伺服系統是用來(lái)精確地跟隨或復現某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統。又稱(chēng)隨動(dòng)系統。在很多情況下，伺服系統專(zhuān)指被控制量(系統的輸出量)是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統，其作用是使輸出的機械位移(或轉角)準確地跟蹤輸入的位移(或轉角)。伺服系統的結構組成和其他形式的反饋控制系統沒(méi)有原則上的區別。

伺服系統按所用驅動(dòng)元件的類(lèi)型可分為機電伺服系統、液壓伺服系統和氣動(dòng)伺服系統。最基本的伺服系統包括伺服執行元件(電機、液壓缸)、反饋元件和伺服驅動(dòng)器。若想讓伺服系統運轉順利還需要一個(gè)上位機構，PLC、以及專(zhuān)門(mén)的運動(dòng)控制卡，工控機+PCI卡，以便給伺服驅動(dòng)器發(fā)送指令。

二、兩者的工作原理

變頻器的調速原理主要受制于異步電動(dòng)機的轉速n、異步電動(dòng)機的頻率f、電動(dòng)機轉差率s、電動(dòng)機極對數p這四個(gè)因素。轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機的轉速，當頻率f在0-50Hz的范圍內變化時(shí)，電動(dòng)機轉速調節范圍非常寬。

變頻調速就是通過(guò)改變電動(dòng)機電源頻率實(shí)現速度調節的。主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節、逆變和控制4個(gè)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)節為濾波、直流儲能和緩沖無(wú)功功率。

伺服系統的工作原理簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在開(kāi)環(huán)控制的交直流電機的基礎上將速度和位置信號通過(guò)旋轉編碼器、旋轉變壓器等反饋給驅動(dòng)器做閉環(huán)負反饋的PID調節控制。再加上驅動(dòng)器內部的電流閉環(huán)，通過(guò)這3個(gè)閉環(huán)調節，使電機的輸出對設定值追隨的準確性和時(shí)間響應特性都提高很多。伺服系統是個(gè)動(dòng)態(tài)的隨動(dòng)系統，達到的穩態(tài)平衡也是動(dòng)態(tài)的平衡。

三、兩者的共同特點(diǎn)

交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應用了變頻的技術(shù)，在直流電機的伺服控制的基礎上通過(guò)變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來(lái)實(shí)現的，也就是說(shuō)交流伺服電機必然有變頻的這一環(huán)節：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(guò)可控制門(mén)極的各類(lèi)晶體管(IGBT，IGCT等)通過(guò)載波頻率和PWM調節逆變?yōu)轭l率可調的波形類(lèi)似于正余弦的脈動(dòng)電，由于頻率可調，所以交流電機的速度就可調了(n=60f/p，n轉速，f頻率，p極對數)。

四、兩者的區別

1. 過(guò)載能力不同。伺服驅動(dòng)器一般具有3倍過(guò)載能力，可用于克服慣性負載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩，而變頻器一般允許1.5倍過(guò)載。

2. 控制精度。伺服系統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編碼器保證。有些伺服系統的控制精度甚至達到1：1000

3. 應用場(chǎng)合不同。變頻控制與伺服控制是兩個(gè)范疇的控制。前者屬于傳動(dòng)控制領(lǐng)域，后者屬于運動(dòng)控制領(lǐng)域。一個(gè)是滿(mǎn)足一般工業(yè)應用要求，對性能指標要求不高的應用場(chǎng)合，追求的是低成本。另一個(gè)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(shí)不會(huì )超20ms。電機的加速時(shí)間跟電機軸的慣量以及負載有關(guān)系。通常慣量越大加速時(shí)間越長(cháng)。

五、兩者的市場(chǎng)競爭

由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，所以應用也不大相同，主要的競爭集中在：

技術(shù)含量競爭：在相同的領(lǐng)域中，若采購方對機械的技術(shù)要求較高并較為復雜，則會(huì )選擇伺服系統。反之則會(huì )選擇變頻器產(chǎn)品。如一些數控機床、電子專(zhuān)用設備等高科技機械均會(huì )首選伺服產(chǎn)品。

價(jià)格競爭：大多數采購方會(huì )顧慮成本，常常把技術(shù)忽略而首選價(jià)格較低的變頻器。眾所周知，伺服系統的價(jià)格差不多是變頻器產(chǎn)品的幾倍。

盡管目前伺服系統的應用還未普及，尤其是國產(chǎn)伺服系統，被應用的場(chǎng)合相比國外伺服產(chǎn)品少之甚少。但隨著(zhù)工業(yè)化進(jìn)程的加快，人們將逐漸意識到伺服系統的優(yōu)勢所在，相信會(huì )有越來(lái)越多的廠(chǎng)商將投入到伺服系統的研發(fā)領(lǐng)域中。屆時(shí)將迎來(lái)中國“伺服產(chǎn)業(yè)”的鼎盛時(shí)期。