伺服驅(qū)動(dòng)器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流電機(jī)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。

下面主要就幾個(gè)方面進(jìn)行討論：

1、伺服驅(qū)動(dòng)與變頻等控制產(chǎn)品相比，其優(yōu)缺點(diǎn)在哪？

2、今后伺服驅(qū)動(dòng)器會(huì)朝什么方向發(fā)展？國(guó)內(nèi)伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)展瓶頸在哪？

 

行業(yè)觀點(diǎn)

 

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流和電壓很高，這對(duì)電機(jī)電樞線圈不利，所以用電機(jī)啟動(dòng)器降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流和電壓。

伺服就是一個(gè)提供閉環(huán)反饋信號(hào)來(lái)控制位置和轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收電機(jī)編碼器的反饋信號(hào)，并和指令脈沖進(jìn)行比較，從而構(gòu)成了一個(gè)位置的半閉環(huán)控制，使被控系統(tǒng)工作在設(shè)定狀態(tài)。

可以這樣假設(shè)，把伺服驅(qū)動(dòng)器假設(shè)為變頻器，把伺服電機(jī)設(shè)為普通的異步電機(jī)即可，換言之，伺服驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)我們的需要設(shè)定功能參數(shù)并發(fā)送給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)就會(huì)按照伺服驅(qū)動(dòng)器功能參數(shù)的設(shè)定值來(lái)進(jìn)行工作，只不過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)這個(gè)組合的控制精度要遠(yuǎn)大于變頻器與普通電機(jī)的組合。

交流伺服的發(fā)展借鑒并應(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。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。

近年來(lái)，高端變頻技術(shù)在不斷發(fā)展，配合機(jī)電時(shí)間常數(shù)小的電機(jī)也能完成伺服的精確定位跟蹤工程，特別是在大功率場(chǎng)合，伺服本身的功能就是精確快速定位跟蹤，變頻器做到這個(gè)程度那就是伺服了，目前從企業(yè)的發(fā)展來(lái)看，變頻器廠家推出伺服產(chǎn)品，無(wú)論是在技術(shù)基礎(chǔ)還是在銷售渠道商都占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為越來(lái)越多的變頻器廠家的發(fā)展方向。

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。

近年來(lái)，高端變頻技術(shù)在不斷發(fā)展，配合機(jī)電時(shí)間常數(shù)小的電機(jī)也能完成伺服的精確定位跟蹤工程，特別是在大功率場(chǎng)合，伺服本身的功能就是精確快速定位跟蹤，變頻器做到這個(gè)程度那就是伺服了，目前從企業(yè)的發(fā)展來(lái)看，變頻器廠家推出伺服產(chǎn)品，無(wú)論是在技術(shù)基礎(chǔ)還是在銷售渠道商都占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為越來(lái)越多的變頻器廠家的發(fā)展方向。

 

企業(yè)觀點(diǎn)

 

上海會(huì)通自動(dòng)化科技發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)蘇崇德

1、

從應(yīng)用角度而言，兩者各自優(yōu)勢(shì)可以從速度穩(wěn)定性、加載負(fù)載穩(wěn)定性、控制對(duì)象上進(jìn)行對(duì)比。

伺服驅(qū)動(dòng)器一般控制同步電機(jī)，變頻器一般控制異步電機(jī)。變頻器主要功能是調(diào)速，伺服在調(diào)速、定位、精度上更高，功能也更強(qiáng)大。對(duì)升降速、高速啟停、轉(zhuǎn)矩控制要求非常高的行業(yè)與領(lǐng)域，伺服比變頻有著明顯的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，從控制原理上來(lái)講，如果變頻器匹配相應(yīng)的編碼器，也可以達(dá)到直流無(wú)刷矢量伺服電機(jī)的性能要求。

 

2、

伺服驅(qū)動(dòng)器分為三塊，包括電源、功放以及控制部分。從控制部分來(lái)講，伺服驅(qū)動(dòng)將借助于IT行業(yè)的發(fā)展，將IT行業(yè)相應(yīng)的通訊功能、參數(shù)調(diào)整、一鍵整定、監(jiān)控等技術(shù)嫁接運(yùn)用。在體積上將會(huì)越來(lái)越小，在功能上將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大，在操作上將會(huì)越來(lái)越方便。從特性上來(lái)講，會(huì)從單慣量朝多慣量方向發(fā)展。由于用戶對(duì)于性能、多種模式的要求，傳統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)這些功能會(huì)有一定難度，嵌入式的內(nèi)部操作系統(tǒng)也將會(huì)成為一個(gè)重要發(fā)展方向。

電源部分與功放部分是傳統(tǒng)的。750W以下的伺服電源盒功率都將縮小，以解決熱平衡問(wèn)題。國(guó)外產(chǎn)品已出現(xiàn)不少700W以下帶有一體化的伺服電源。這種一體化、小型化將會(huì)成為一種重要趨勢(shì)。

大功率電源現(xiàn)在有幾種。一種是公共電源，這種適合多軸控制的電源類型有其優(yōu)勢(shì)。但一旦電源出現(xiàn)問(wèn)題，多軸控制系統(tǒng)將無(wú)法集體運(yùn)轉(zhuǎn)。這是公共電源應(yīng)用的致命傷。另一種是獨(dú)立電源，可以互換。在運(yùn)用中，要看實(shí)際情況選擇適合的電源。

功放部分，現(xiàn)在有兩種做法，一是把功放板放到控制系統(tǒng)上去，相對(duì)來(lái)說(shuō)，此應(yīng)用性能較高、但對(duì)成本要求也較高。另一種是將功放板拿下來(lái)，連同控制器都放到驅(qū)動(dòng)器上，形成一體。真正高精度、采取納米控制的驅(qū)動(dòng)器會(huì)采用PAM調(diào)速控制。消耗很大，但精度很高。

 

根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀。我的一些看法是：很多慣量不大的一些產(chǎn)品，還會(huì)有很大發(fā)展空間，畢竟多慣量只是一小部分。另外，國(guó)內(nèi)企業(yè)想要真正發(fā)展，必須重視到工藝水平、人才的重要性。驅(qū)動(dòng)器控制軟件花時(shí)間花人力花成本要做好并不難，難的是最終產(chǎn)品做得好做得便宜又質(zhì)量穩(wěn)定。這些對(duì)于國(guó)產(chǎn)企業(yè)在工藝上、元器件選型上都有非常大的挑戰(zhàn)，并非一朝一夕就能解決。一般中小企業(yè)也很難去投資，我所知道的一些國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域有所影響的企業(yè)，大多都有學(xué)校背景，擁有一班高科技人才，并且擁有雄厚的資本積累。

   伺服驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)發(fā)展方向是差異化。進(jìn)入細(xì)分行業(yè)，根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，開(kāi)發(fā)出行業(yè)相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品將會(huì)非常有競(jìng)爭(zhēng)力。今年特別是幾年下半年，不少企業(yè)被洗牌。能保留的企業(yè)大多在差異化上有獨(dú)特之處。

所以國(guó)產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)企業(yè)要發(fā)展，一方面要真正認(rèn)識(shí)到工藝的難度，另一方面要進(jìn)行更有力的資本積累與行業(yè)積累，開(kāi)發(fā)出適合行業(yè)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。國(guó)產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)未來(lái)與國(guó)外伺服驅(qū)動(dòng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，又必須從低端往高端發(fā)展。從這個(gè)角度而言，“內(nèi)功”的扎實(shí)更重要。