深度探讨变频器与伺服系统的区别

深度探讨变频器与伺服系统的区别

变频器与伺服系统是工业自动化领域中两种重要的电机控制技术。虽然它们在某些方面有相似之处，但它们在控制精度、响应速度和应用场景等方面存在显著差异。本文将深入探讨变频器与伺服系统之间的区别，帮助读者更好地理解这两种技术的特点和适用场景。

共同之处与基础概念

伺服系统以准确、精确、快速定位为概念。在伺服控制中，变频是一个不可或缺的环节，其内部存在变频技术，以实现无级调速。然而，伺服系统通过闭合电流环、速度环或位置环进行控制，这是与变频器不同的地方。此外，伺服电机的设计也与众不同，以满足快速响应和精确定位的需要。

交流伺服技术实际上是借鉴并应用了变频技术，在直流电机伺服控制的基础上，通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现。也就是说，交流伺服电机必然包含变频环节。变频是将工频的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（如IGBT、IGCT等）进行载波频率和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，交流电机的速度也就可以调节。

变频器解析

变频器主要用于调节交流电机的速度，可采用开环或闭环控制方式，具体取决于控制方式和变频器类型。传统的V/F控制方式是其中的一种。现代变频器则通过数学模型将交流电机的定子磁场UVW3相转化为可控制电机转速和转矩的两个电流分量。这种控制方式可以实现力矩控制，提高控制精度。例如，ABB的变频器采用了与这种方式不同的直接转矩控制技术。

伺服系统深度剖析

伺服驱动器在变频技术的基础上，进一步在电流环、速度环和位置环（变频器没有该环）实施了更为精确的控制技术和算法运算。这使得伺服系统在功能上远超过传统的变频器，特别体现在其精确的位置控制能力上。通过上位控制器发送的脉冲序列，可以精确控制速度和位置。此外，伺服驱动器内部的优化算法、快速精确的计算以及高性能的电子器件，使其性能优于变频器。

伺服电机的材料、结构和加工工艺均优于变频器驱动的交流电机。当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机能够迅速响应并产生相应的动作变化。其响应特性和抗过载能力远超变频器驱动的交流电机。这种差异是两者性能不同的根本原因。