交流伺服驅(qū)動(dòng)器和變頻器可以說(shuō)是一對(duì)兄弟，都是交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，按照面世的先后順序，變頻器應(yīng)該稱為哥哥，交流伺服則該稱為弟弟。變頻器驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)，也驅(qū)動(dòng)普通交流電機(jī)，主要的功能是調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。交流伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)，其主要特點(diǎn)就是精確快速定位跟蹤，進(jìn)行精確的位置控制。
伺服驅(qū)動(dòng)器的誕生背景
伺服來(lái)自英文單詞Servo，用來(lái)精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)最初用于船舶的自動(dòng)駕駛、火炮控制和指揮儀中，后來(lái)逐漸推廣到很多領(lǐng)域，特別是自動(dòng)車床、天線位置控制、導(dǎo)彈和飛船的制導(dǎo)等。
在20世紀(jì)60年代，伺服控制技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用在直流調(diào)速中，通過(guò)若干分立半導(dǎo)體元器件及其電路板來(lái)進(jìn)行力矩、速度等的閉環(huán)控制，通過(guò)調(diào)整若干個(gè)可調(diào)電阻、電容、電感元件來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)的匹配，調(diào)節(jié)比較復(fù)雜，動(dòng)態(tài)響應(yīng)也不理想。到了20世紀(jì)80年代，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，自從德國(guó)MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會(huì)上正式推出MAC永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這標(biāo)志著此種新一代交流伺服技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用化階段。隨后各國(guó)著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品。
交流伺服驅(qū)動(dòng)器的基本工作原理：
交流伺服借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過(guò)變頻PWM方式模仿直流電機(jī)的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。與變頻器一樣，也是將工頻交流電先整流成直流電，然后通過(guò)可控制門(mén)極的各類晶體管（IGBT，IGCT等）通過(guò)載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，波形類似于正余弦的脈動(dòng)電。
伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)展了變頻技術(shù)，在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)（變頻器沒(méi)有該環(huán)）都進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運(yùn)算，主要的一點(diǎn)可以進(jìn)行精確的位置控制。
現(xiàn)在的交流伺服的控制部分采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，來(lái)完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等閉環(huán)控制。
交流伺服的應(yīng)用領(lǐng)域
凡是對(duì)位置，速度和力矩的控制精度要求比較高的場(chǎng)合，都可以采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、電子、制藥、金融機(jī)具、自動(dòng)化生產(chǎn)線等。因?yàn)樗欧嘤迷诙ㄎ?、速度控制?chǎng)合，所以伺服又稱為運(yùn)動(dòng)控制
1、冶金、鋼鐵—連鑄拉坯生產(chǎn)線、銅桿上引連鑄機(jī)、噴印標(biāo)記設(shè)備、冷連軋機(jī)，定長(zhǎng)剪切、自動(dòng)送料、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)等
2、電力、電纜—水輪機(jī)調(diào)速器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳系統(tǒng)、拉絲機(jī)、對(duì)絞機(jī)、高速編織機(jī)、卷線機(jī)、噴印標(biāo)記設(shè)備等
3、石油、化工—擠壓機(jī)、膠片傳動(dòng)帶、大型空氣壓縮機(jī)、抽油機(jī)等
4、化纖和紡織—紡紗機(jī)、精紡機(jī)、織機(jī)、梳棉機(jī)、橫邊機(jī)等
5、汽車制造業(yè)—發(fā)動(dòng)機(jī)零部件生產(chǎn)線、發(fā)動(dòng)機(jī)組裝生產(chǎn)線，整車裝配線、車身焊接線、檢測(cè)設(shè)備等
6、機(jī)床制造業(yè)—車床、龍門(mén)刨、銑床、磨床、機(jī)械加工中心、制齒機(jī)等
7、鑄件制造業(yè)—機(jī)械手、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)、模具加工中心等
8、橡塑制造業(yè)—塑料壓延機(jī)、塑料薄膜袋封切機(jī)、注塑機(jī)、擠出機(jī)、成型機(jī)、涂塑復(fù)合機(jī)、拉絲機(jī)等
9、電子制造業(yè)—印刷電路板（PCB）設(shè)備、半導(dǎo)體器件設(shè)備(光刻機(jī)、晶圓加工機(jī)等)、液晶顯示器（LCD）設(shè)備、整機(jī)聯(lián)裝及表面貼裝（SMT）設(shè)備、激光設(shè)備（切割機(jī)、雕刻機(jī)等）、通用數(shù)控設(shè)備、機(jī)械手等
10、造紙業(yè)—紙張傳送設(shè)備、特種紙?jiān)旒垯C(jī)械等
11、食品制造業(yè)—原料加工設(shè)備、灌裝機(jī)械、封口機(jī)、其他食品包裝及印刷設(shè)備等
12、制藥業(yè)—原料加工機(jī)械、制劑機(jī)械、飲片機(jī)械、印刷及包裝機(jī)械等
13、交通—地鐵屏蔽門(mén)、電力機(jī)車、船舶導(dǎo)航等
14、物流、裝卸、搬運(yùn)—自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)、搬運(yùn)車、立體車庫(kù)、傳動(dòng)帶、機(jī)器人、起重設(shè)備和搬運(yùn)設(shè)備等
15、建筑—電梯、傳送帶、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門(mén)、自動(dòng)開(kāi)窗等
16、醫(yī)療—CT、X光機(jī)、核磁共振MRI等
17、試驗(yàn)設(shè)備—汽車試驗(yàn)設(shè)備、扭矩試驗(yàn)設(shè)備 等
伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣，用戶對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求越來(lái)越高。總的來(lái)說(shuō)，伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下幾個(gè)方面：
1.集成化
目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來(lái)越多地采用開(kāi)關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，這種器件將輸入隔離、能耗制動(dòng)、過(guò)溫、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊之中。同一個(gè)控制單元，只要通過(guò)軟件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，就可以改變其性能，既可以使用電機(jī)本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，又可以外接外部傳感器如位置、速度、力矩傳感器等，構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。高度的集成化顯著地縮小了整個(gè)控制系統(tǒng)的體積。
2. 智能化
目前伺服內(nèi)部控制核心大都采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號(hào)處理機(jī)（DSP），從而實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)數(shù)字化是其實(shí)現(xiàn)智能化的前提條件。伺服系統(tǒng)的智能化表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)都可以通過(guò)人機(jī)對(duì)話的方式由軟件來(lái)設(shè)置；其次它們都具有故障自診斷與分析功能；以及參數(shù)自整定的功能等。眾所周知，閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定是保證系統(tǒng)性能指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，也是需要耗費(fèi)較多時(shí)間與精力的工作。帶有自整定功能的伺服單元可以通過(guò)幾次試運(yùn)行，自動(dòng)將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來(lái)，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)化。
3. 網(wǎng)絡(luò)化
伺服系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制裝置之間實(shí)行雙向、串形、多結(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用在伺服系統(tǒng)之間、伺服系統(tǒng)和其它外圍設(shè)備如人機(jī)界面HMI、可編程控制器PLC等信息交互傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)總線有如下幾個(gè)類型FF；ProfiBus、WorldFIP、ControlNet/DeviveNet、CAN等。這些通訊協(xié)議都為多軸實(shí)時(shí)同步控制提供了可能性，也被一些高端伺服驅(qū)動(dòng)器集成進(jìn)去，從而使伺服系統(tǒng)達(dá)到了分布、開(kāi)放、互聯(lián)以及高可靠性。
4. 簡(jiǎn)易化
這里所說(shuō)的“簡(jiǎn)”不是簡(jiǎn)單而是精簡(jiǎn)，是根據(jù)用戶情況，將用戶使用的伺服功能給與強(qiáng)化，使之專而精，而將不使用的一些功能給與精簡(jiǎn)，從而降低了伺服系統(tǒng)成本，為客戶創(chuàng)造更多的收益，且通過(guò)精簡(jiǎn)一些元器件，減少了資源的浪費(fèi)從而利于環(huán)保。這里所說(shuō)的“易”是指，伺服系統(tǒng)的軟件編程及操作是從用戶角度出發(fā)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，力求簡(jiǎn)單易行，使用戶調(diào)試時(shí)只需簡(jiǎn)單設(shè)定就可以了。
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