交流伺服驅(qū)動器與變頻器有什么區(qū)別？伺服驅(qū)動器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置介紹！
現(xiàn)在交流伺服驅(qū)動器應(yīng)用日廣，在要求運轉(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ā?/p>
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)速精度才得以保證。3、在控制上，軟件與硬件方面，均比變頻器有所提升。
交流伺服驅(qū)動器與變頻器的區(qū)別
伺服應(yīng)用與運動控制方便極了，定位精度十分高，一直都在使用伺服系統(tǒng)。
這個伺服的主電路原理和變頻器是很相似的，近乎一樣，就是控制方面差別比較大。交流伺服的普及率會越來越高，畢竟價格優(yōu)勢擺在那里。
難點一：試機(jī)要用伺服電機(jī)，有些同一個牌子不同型號編碼器和接口，又不一樣。難點二：和現(xiàn)場有關(guān)如遇到過不報警也動不了的，運行距離不按程序走的。難點三：現(xiàn)在進(jìn)口多是多層板查線不好查。
我所指的這種伺服，是大功率交流伺服，和變頻器通用。將參數(shù)設(shè)置為V/F方式，即進(jìn)入開環(huán)工作模式，和變頻器工作方式是一樣的。該伺服適應(yīng)永磁同步電動機(jī)和普通交流電動機(jī)。無須屏蔽編碼器報警。需要編碼器反饋信號的，我以前有過一個設(shè)想，用單片機(jī)做一個“模擬的”回饋脈沖?；蛘哂梦⑿驼{(diào)速電機(jī)拖動編碼器，生成反饋脈沖，使伺服能進(jìn)入工作狀態(tài)。創(chuàng)造檢修條件，也不知是否可行。聽聽同志們的意見吧。
平常接觸伺服較多，伺服維修有個好處就是基本不會炸模塊。維修成本小，價錢高，技術(shù)含量高一點，驅(qū)動板和變頻器差不多，主板差別很大。
其實在一般場合下使用和變頻器差不多，可是要是用在精確加工上就有差別了，比如說剛性攻絲。還有伺服的好處加上使能電機(jī)不發(fā)熱。
變頻器主要作用于速度控制,伺服主要作用于位置控制當(dāng)然也可以速度控制，雖然主電路原理一樣，但伺服多了位置環(huán)控制。
要我說的話就是伺服驅(qū)動器上的檢測電路要比變頻器的復(fù)雜一些在一個就是原件有很多都是很小的檢查和更換焊接的時候?qū)Υ蠖鄶?shù)的維修人員是一個挺大的挑戰(zhàn)主電路和開關(guān)電源部分幾乎與變頻器無異。小弟也是剛剛進(jìn)入這一行過手的伺服和變頻也已經(jīng)不少了但是對于伺服驅(qū)動器的各種檢測電路部分到現(xiàn)在還是一頭霧水希望以后能和各位大師一起交流學(xué)習(xí)一下。
矢量變頻器基本都修過，帶PG卡安川A1000，倫茨EVS93，西門子G120，要保存用戶參數(shù)集，然后初始化參數(shù)調(diào)整到V/f模式，關(guān)閉反饋系統(tǒng)，就可以拖普通電機(jī)，G120直接有手動開機(jī)功能進(jìn)行切換。
伺服驅(qū)動器想要有合適的電機(jī)來試驗非常麻煩，有的伺服還是不帶操作面板的。就算有面板，需要配一個相同輸出方式，相同分辨率的編碼器是個非常難的事情。就算編碼器的問題解決了，還有電機(jī)也是非常難配的，來修理的伺服驅(qū)動器功率大小，電壓等級不一樣，不能像變頻器一樣用一個小電機(jī)去帶。
因為伺服驅(qū)動器內(nèi)部算法都是有內(nèi)置速度環(huán)、電流環(huán)控制的，都是無法關(guān)閉的。特別是電流環(huán)，也就是說電流閉環(huán)調(diào)節(jié)控制的，電流的大小是靠內(nèi)部算法給定的，而不是拖的電機(jī)的大小決定的！
依據(jù)前面提到的沒有伺服電機(jī)無法調(diào)試問題，就目前國產(chǎn)伺服來說國產(chǎn)伺服絕大多數(shù)是用多摩川或者內(nèi)密控編碼器，伺服電機(jī)是通用的，買個小功率的伺服電機(jī)不貴，驅(qū)動和電機(jī)是一個整體，個人覺得單獨修好驅(qū)動后最好配合電機(jī)測試效果更有效，至于國外的編碼器都通訊模式模擬的話確實不好模擬，交流伺服驅(qū)動器無非就是個矢量變頻器拉了一個高性能的永磁電機(jī)，其高速響應(yīng)與精確定位是區(qū)別于變頻器的主要特點，不過國內(nèi)目前伺服性能太一般各個廠家之間抄襲嚴(yán)重，基本是華科派系為主基礎(chǔ)上修修改改而成，目前部分軟件仿臺達(dá)，至于控制性能上不敢恭維，目前國內(nèi)伺服沒有一家做的如變頻器的藍(lán)海華騰一樣和國外有可比性的還沒研發(fā)出來好的技術(shù)產(chǎn)品就有很多品牌加入到價格戰(zhàn)了。
現(xiàn)在市場是主流的是17BIT的編碼器，傳統(tǒng)意義上的2500線的電機(jī)估計就要退出市場了。而17BIT的編碼器輸出的不再是脈沖信號，而是通訊輸出了，這個不太好模擬給到伺服驅(qū)動器那邊。
伺服驅(qū)動器的發(fā)展總是和伺服電機(jī)的發(fā)展相關(guān)，早期大轉(zhuǎn)矩的伺服想都不敢想，價格太高了，實際直流調(diào)速時就有伺服系統(tǒng)，電機(jī)為減小慣量做成細(xì)長型，驅(qū)動器是無靜差系統(tǒng)，電路并無太大不同，和現(xiàn)在的數(shù)字伺服比性能更好，功能不如數(shù)字伺服強(qiáng)，現(xiàn)在的很多伺服多了位置環(huán)，多用在高精度位置控制上，伺服和變頻器最大的不同就是調(diào)速范圍，變頻器一般也就不到100，矢量的100-200就很不錯了，而伺服一般都在4000以上，過去的直流伺服有超過10000的，在零赫茲時能輸出2倍到2.5倍的額定轉(zhuǎn)矩，這是變頻器做不到的?，F(xiàn)在大功率的伺服電機(jī)價格已在可用范圍，較大功率的伺服應(yīng)用也不稀奇了。
伺服驅(qū)動器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置與伺服驅(qū)動器頻帶寬度測試
伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運動控制的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計合理與否，對于整個伺服控制系統(tǒng)，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用。
伺服驅(qū)動器的基本要求
伺服進(jìn)給系統(tǒng)的要求
1、調(diào)速范圍寬
2、定位精度高
3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性
4、快速響應(yīng)，無超調(diào)
為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。
5、低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng)
一般來說，伺服驅(qū)動器具有數(shù)分鐘甚至半小時內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時間內(nèi)可以過載4～6倍而不損壞。
6、可靠性高
要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力。
對電機(jī)的要求
1、從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。
2、電機(jī)應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞。
3、為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。
4、電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。
伺服驅(qū)動器原理
目前主流的伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計的驅(qū)動電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路，在主回路中還加入軟啟動電路，以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?/p>
隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，伺服驅(qū)動器使用、伺服驅(qū)動器調(diào)試、伺服驅(qū)動器維修都是伺服驅(qū)動器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題，越來越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅(qū)動器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。
伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運動控制的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計合理與否，對于整個伺服控制系統(tǒng)，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用。
伺服驅(qū)動器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置
在自動化設(shè)備中，經(jīng)常用到伺服電機(jī)，特別是位置控制，
大部分品牌的伺服電機(jī)都有位置控制功能，通過控制器發(fā)出脈沖來控制伺服電機(jī)運行，
脈沖數(shù)對應(yīng)轉(zhuǎn)的角度，脈沖頻率對應(yīng)速度（與電子齒輪設(shè)定有關(guān)），
當(dāng)一個新的系統(tǒng)，參數(shù)不能工作時，首先設(shè)定位置增益，確保電機(jī)無噪音情況下，盡量設(shè)大些，
轉(zhuǎn)動慣量比也非常重要，可通過自學(xué)習(xí)設(shè)定的數(shù)來參考，
然后設(shè)定速度增益和速度積分時間，確保在低速運行時連續(xù)，位置精度受控即可。
1.位置比例增益：設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益。設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調(diào)。參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。
2.位置前饋增益：設(shè)定位置環(huán)的前饋增益。設(shè)定值越大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性提高，但會使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生振蕩。不需要很高的響應(yīng)特性時，本參數(shù)通常設(shè)為0表示范圍：0~100%
3.速度比例增益：設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益。設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。
4.速度積分時間常數(shù)：設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值。
5.速度反饋濾波因子：設(shè)定速度反饋低通濾波器特性。數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢，可能會引起振蕩。數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋響應(yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。
6.最大輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置：設(shè)置伺服驅(qū)動器的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩限制值。設(shè)置值是額定轉(zhuǎn)矩的百分比，任何時候，這個限制都有效定位完成范圍設(shè)定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。本參數(shù)提供了位置控制方式下驅(qū)動器判斷是否完成定位的依據(jù)，當(dāng)位置偏差計數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設(shè)定值時，驅(qū)動器認(rèn)為定位已完成，到位開關(guān)信號為ON，否則為OFF。
在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號，加減速時間常數(shù)設(shè)置值是表示電機(jī)從0~2000r/min的加速時間或從2000~0r/min的減速時間。加減速特性是線性的到達(dá)速度范圍設(shè)置到達(dá)速度在非位置控制方式下，如果伺服電機(jī)速度超過本設(shè)定值，則速度到達(dá)開關(guān)信號為ON，否則為OFF。在位置控制方式下，不用此參數(shù)。與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。
7.手動調(diào)整增益參數(shù)
調(diào)整速度比例增益KVP值。當(dāng)伺服系統(tǒng)安裝完后，必須調(diào)整參數(shù)，使系統(tǒng)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。首先調(diào)整速度比例增益KVP值．調(diào)整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調(diào)整至零，然后將KVP值漸漸加大；同時觀察伺服電機(jī)停止時足否產(chǎn)生振蕩，并且以手動方式調(diào)整KVP參數(shù)，觀察旋轉(zhuǎn)速度是否明顯忽快忽慢．KVP值加大到產(chǎn)生以上現(xiàn)象時，必須將KVP值往回調(diào)小，使振蕩消除、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定。此時的KVP值即初步確定的參數(shù)值。如有必要，經(jīng)KⅥ和KVD調(diào)整后，可再作反復(fù)修正以達(dá)到理想值。
調(diào)整積分增益KⅥ值。將積分增益KVI值漸漸加大，使積分效應(yīng)漸漸產(chǎn)生。由前述對積分控制的介紹可看出，KVP值配合積分效應(yīng)增加到臨界值后將產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定，如同KVP值一樣，將KVI值往回調(diào)小，使振蕩消除、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定。此時的KVI值即初步確定的參數(shù)值。
調(diào)整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，降低超調(diào)量。因此，將KVD值漸漸加大可改善速度穩(wěn)定性。
調(diào)整位置比例增益KPP值。如果KPP值調(diào)整過大，伺服電機(jī)定位時將發(fā)生電機(jī)定位超調(diào)量過大，造成不穩(wěn)定現(xiàn)象。此時，必須調(diào)小KPP值，降低超調(diào)量及避開不穩(wěn)定區(qū)；但也不能調(diào)整太小，使定位效率降低。因此，調(diào)整時應(yīng)小心配合。
8.自動調(diào)整增益參數(shù)
現(xiàn)代伺服驅(qū)動器均已微計算機(jī)化，大部分提供自動增益調(diào)整（autotuning）的功能，可應(yīng)付多數(shù)負(fù)載狀況。在參數(shù)調(diào)整時，可先使用自動參數(shù)調(diào)整功能，必要時再手動調(diào)整。
事實上，自動增益調(diào)整也有選項設(shè)置，一般將控制響應(yīng)分為幾個等級，如高響應(yīng)、中響應(yīng)、低響應(yīng)，用戶可依據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)置。
伺服驅(qū)動器頻帶寬度的測試
驅(qū)動器輸入正弦波轉(zhuǎn)速指令，其幅值為額定轉(zhuǎn)速指令值的0.01倍，頻率由1Hz逐漸升高，記錄電動機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速曲線，隨著指令正弦波頻率的提高，電動機(jī)轉(zhuǎn)速的波形曲線對指令正弦波曲線的相位滯后逐漸增大，而幅值逐漸減小。測取相位滯后增大至90°時的頻率作為90°相移的頻帶寬度；幅值減小至1/√2倍的頻率作為-3dB頻帶寬度，以先達(dá)到的條件為準(zhǔn)。
