伺服的基本概念是準確、精確、快速定位。變頻是伺服控制的一個必須的內(nèi)部環(huán)節(jié)，伺服驅(qū)動器中同樣存在變頻(要進行無級調(diào)速)。

但伺服將電流環(huán)速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合進行控制，這是很大的區(qū)別。除此外，伺服電機的構(gòu)造與普通電機是有區(qū)別的，要滿足快速響應(yīng)和準確定位。

現(xiàn)在市面上流通的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服，但這種電機受工藝限制，很難做到很大的功率，十幾KW以上的同步伺服價格及其昂貴，這樣在現(xiàn)場應(yīng)用允許的情況下多采用交流異步伺服，這時很多驅(qū)動器就是高端變頻器，帶編碼器反饋閉環(huán)控制。

所謂伺服就是要滿足準確、精確、快速定位，只要滿足就不存在伺服變頻之爭。

交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現(xiàn)的，也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。

變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電，然后通過可控制門極的各類晶體管(IGBT，IGCT等)通過載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形類似于正余弦的脈動電，由于頻率可調(diào)，所以交流電機的速度就可調(diào)了(n=60f/p ，n轉(zhuǎn)速，f頻率， p極對數(shù))。

簡單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機的速度，這時可以開環(huán)也可以閉環(huán)，要視控制方式和變頻器而定，這就是傳統(tǒng)意義上的V/F控制方式。

現(xiàn)在很多的變頻已經(jīng)通過數(shù)學模型的建立，將交流電機的定子磁場UVW3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的兩個電流的分量，現(xiàn)在大多數(shù)能進行力矩控制的著名品牌的變頻器都是采用這樣方式控制力矩，UVW每相的輸出要加霍爾效應(yīng)的電流檢測裝置，采樣反饋后構(gòu)成閉環(huán)負反饋的電流環(huán)的PID調(diào)節(jié);ABB的變頻又提出和這樣方式不同的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，具體請查閱有關(guān)資料。

這樣可以既控制電機的速度也可控制電機的力矩，而且速度的控制精度優(yōu)于v/f控制，編碼器反饋也可加可不加，加的時候控制精度和響應(yīng)特性要好很多。

驅(qū)動器方面：伺服驅(qū)動器在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下，在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)(變頻器沒有該環(huán))都進行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運算，在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強大很多，主要的一點可以進行精確的位置控制。

通過上位控制器發(fā)送的脈沖序列來控制速度和位置(當然也有些伺服內(nèi)部集成了控制單元或通過總線通訊的方式直接將位置和速度等參數(shù)設(shè)定在驅(qū)動器里)，驅(qū)動器內(nèi)部的算法和更快更精確的計算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更優(yōu)越于變頻器。

電機方面：伺服電機的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝要遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機(一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類變頻電機)，也就是說當驅(qū)動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時，伺服電機就能根據(jù)電源變化產(chǎn)生響應(yīng)的動作變化，響應(yīng)特性和抗過載能力遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機，電機方面的嚴重差異也是兩者性能不同的根本。

就是說不是變頻器輸出不了變化那么快的電源信號，而是電機本身就反應(yīng)不了，所以在變頻的內(nèi)部算法設(shè)定時為了保護電機做了相應(yīng)的過載設(shè)定。當然即使不設(shè)定變頻器的輸出能力還是有限的，有些性能優(yōu)良的變頻器就可以直接驅(qū)動伺服電機。

西門子變頻器是由德國西門子公司研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的知名變頻器品牌，主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機的速度。并以其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術(shù)、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、良好的動態(tài)特性、超強的過載能力、創(chuàng)新的BiCo(內(nèi)部功能互聯(lián))功能以及無可比擬的靈活性，在變頻器市場占據(jù)著重要的地位。

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當，導致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

最低運行頻率：即電機運行的最小轉(zhuǎn)速，電機在低轉(zhuǎn)速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉(zhuǎn)速下，會導致電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導致電纜發(fā)熱。

最高運行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400Hz，高頻率將使電機高速運轉(zhuǎn)，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉(zhuǎn)速運行，電機的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

西門子公司可以提供不同類型的變頻器,用戶可以根據(jù)自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器。在選擇變頻器時因注意以下幾點注意事頊:

1.選擇變頻器時應(yīng)以實際電動機電流值作為變頻器選擇的依據(jù),電動機的額定功率只能作為參考。另外,應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波,會使電動機的功率因數(shù)和效率變差。因此,用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較,電動機的電流會增加10%而溫升會增加20%左右。所以在選擇電動機和變頻器時,應(yīng)考慮到這種情況,適當留有余量,以防止溫升過高,影響電動機的使用壽命。

2.變頻器用于變極電動機時,應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量,使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外,在運行中進行極數(shù)轉(zhuǎn)換時,應(yīng)先停止電動機工作,否則會造成電動機空轉(zhuǎn),惡劣時會造成變頻器損壞。

3.當變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺電動機時,一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過規(guī)定值,要放大=擋或兩擋來選擇變頻器,另外在此種情況下,變頻器的控制方式只能為v/f控制方式,并且變頻器無法實現(xiàn)電動機的過流、過載保護,此時需在每臺電動機側(cè)加熔斷器來實現(xiàn)保護。

4.變頻器驅(qū)動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機時,大多是利用已有的電動機。繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比,繞線電動機繞組的阻抗小。因此,容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象,所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動機多用于飛輪力矩gd2較大的場合,在設(shè)定加減速時間時應(yīng)多注意。

5.驅(qū)動防爆電動機時,變頻器沒有防爆構(gòu)造,應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險場所之外。對于一些特殊的應(yīng)用場合,如高環(huán)境溫度、高開關(guān)頻率、高海拔等,此時會引起變頻器的降容,變頻器需放大一擋選擇。

工業(yè)生產(chǎn)中幾乎離不開變頻器，變頻器的出現(xiàn)為工業(yè)自動化控制、電機節(jié)能帶來了新的變革。西門子變頻器作為變頻器行業(yè)的佼佼者，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到諸多領(lǐng)域。那么西門子變頻器如何安裝調(diào)試呢?

一、西門子變頻器選型時要確定以下幾點

1) 采用變頻的目的;恒壓控制或恒流控制等;

2) 西門子變頻器的負載類型;如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法;

3) 西門子變頻器與負載的匹配問題;

I.電壓匹配;西門子變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。

II. 電流匹配;普通的離心泵，西門子變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定西門子變頻器電流和過載能力。

III.轉(zhuǎn)矩匹配;這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。

4) 在使用西門子變頻器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的西門子變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。

5) 西門子變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免西門子變頻器出力不足，所以在這樣情況下，西門子變頻器容量要放大一檔或者在西門子變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

6) 對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起西門子變頻器的降容，西門子變頻器容量要放大一擋。

二、西門子變頻器安裝調(diào)試方法

I.西門子變頻器和電機的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。

II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從西門子變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。

III.電機電纜應(yīng)獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應(yīng)避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少西門子變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與西門子變頻器有關(guān)的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。

IV. 與西門子變頻器有關(guān)的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜(其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔)或遵從西門子變頻器的用戶手冊。

3) 西門子變頻器控制原理圖;

I.主回路：電抗器的作用是防止西門子變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備，需要根據(jù)西門子變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器;濾波器是安裝在西門子變頻器的輸出端，減少西門子變頻器輸出的高次諧波，當西門子變頻器到電機的距離較遠時，應(yīng)該安裝濾波器。雖然西門子變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不完美，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照西門子變頻器的容量進行選擇?？梢杂梦鏖T子變頻器本身的過載保護代替熱繼電器。

II. 控制回路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時可以手動切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。

4) 西門子變頻器的接地;

西門子變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。西門子變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導線的截面不小于4mm，長度不超過5m。西門子變頻器的接地應(yīng)和動力設(shè)備的接地點分開，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到西門子變頻器的接地端，另一端浮空。