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交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的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的,也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节:变频就是将工频的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(IGBT,IGCT等)通过载波频率和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,所以交流电机的速度就可调了(n=60f/p,n转速,f频率,p极对数)。
两者区别在于:
1. 过载能力不同。伺服驱动器一般具有3倍过载能力,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩,而变频器一般允许1.5倍过载。
2. 控制精度。伺服系统的控制精度远远高于变频,通常伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器保证。有些伺服系统的控制精度甚至达到1:1000。
3. 应用场合不同。变频控制与伺服控制是两个范畴的控制。前者属于传动控制领域,后者属于运动控制领域。一个是满足一般工业应用要求,对性能指标要求不高的应用场合,追求的是低成本。另一个则是追求高精度、高性能、高响应。
4. 加减速性能不同。在空载情况下伺服电机从静止状态加工到2000r/min,用时不会超20ms。电机的加速时间跟电机轴的惯量以及负载有关系。通常惯量越大加速时间越长。
国内伺服和变频器市场情况
尽管我国的伺服技术起步较晚,由伺服电机、反馈装置与控制器组成的伺服系统才走过50个年头而已。但不可否认的是,中国制造业开始逐渐意识到伺服系统在提高产品竞争力方面发挥的作用越来越大。伺服系统强劲的市场需求开始渐露头角。相信不久之后,伺服系统新一轮的增长史必将续写另一个“中国变频器”的发展史。主要分析原因如下:
首先,随着中国经济整体形式的向好发展,很多伺服重点应用行业如机床、电子专用设备、医疗器械、混合动力汽车、新能源等行业因经济政治原因,恢复程度大大超过人们的预期水平。此等行业的发展直接导致伺服市场的需求旺盛,使得众多国产伺服品牌纷纷崛起。而随着工业化进程的加快,产业升级与进口替代也推动了伺服产品的大量使用,节能、增产效果日趋明显。值得一提的是,伺服应用技术在风力发电行业的初步成熟,暗示了节能减碳带给伺服的商机绝不亚于节能减排给高压变频器带来的机遇。
其次,在高端领域,用户在使用过程中为看重的极大因素如稳定性、响应性、精度,都是伺服系统所具备的优势所在。在技术要求越来越高的今天,谁拥有高的性能,谁就能获得用户青睐,价格已不再是阻碍伺服发展的决定因素。高端市场无疑被伺服占据着高地。而变频器只是在一些较为低端的简单领域发挥着作用。
据不完全统计,目前国内推出伺服产品的厂商差不多有二十余家。一直以来,伺服领域的准入门槛比低压变频器领域高,许多厂商还是基于变频器技术基础上发展而来,像国产厂商汇川等企业,就已经开始初尝伺服产业为企业带来的实际效益。汇川原有的研发实力为其在伺服领域立足提供有效支撑,而品牌影响力提升、产能释放和细分行业延伸,使得其在伺服市场的地位将逐年提升,2010年其伺服销售额就达1亿多人民币。究其转向伺服产品的终原因,国家伺服发展政策向好可一语道破玄机。在七大战略性新兴产业中,机械工业占了两个即高端装备制造业和新能源汽车,且其他五个战略性新兴产业也都需要机械工业的支撑。由此看来,制造业的发展也将给伺服发展带来新契机。
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