交流伺服驅動器和變頻器可以說是一對兄弟，都是交流電機的驅動器，按照面世的先后順序，變頻器應該稱為哥哥，交流伺服則該稱為弟弟。變頻器驅動變頻電機，也驅動普通交流電機，主要的功能是調節(jié)電機的轉速。交流伺服驅動器驅動交流伺服電機，其主要特點就是精確快速定位跟蹤，進行精確的位置控制。

伺服驅動器的誕生背景

伺服來自英文單詞Servo，用來精確地跟隨或復現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)最初用于船舶的自動駕駛、火炮控制和指揮儀中，后來逐漸推廣到很多領域，特別是自動車床、天線位置控制、導彈和飛船的制導等。

在20世紀60年代，伺服控制技術開始應用在直流調速中，通過若干分立半導體元器件及其電路板來進行力矩、速度等的閉環(huán)控制，通過調整若干個可調電阻、電容、電感元件來實現(xiàn)參數(shù)的匹配，調節(jié)比較復雜，動態(tài)響應也不理想。到了20世紀80年代，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發(fā)展，同時借鑒并應用了變頻的技術，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發(fā)展，自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電動機和驅動系統(tǒng)，這標志著此種新一代交流伺服技術已進入實用化階段。隨后各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產(chǎn)品。

交流伺服驅動器的基本工作原理：

交流伺服借鑒并應用了變頻的技術，在直流電機的伺服控制的基礎上通過變頻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)。與變頻器一樣，也是將工頻交流電先整流成直流電，然后通過可控制門極的各類晶體管（IGBT，IGCT等）通過載波頻率和PWM調節(jié)逆變?yōu)轭l率可調的交流電，波形類似于正余弦的脈動電。

伺服驅動器發(fā)展了變頻技術，在驅動器內部的電流環(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和算法運算，主要的一點可以進行精確的位置控制。

現(xiàn)在的交流伺服的控制部分采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，其優(yōu)點是可以實現(xiàn)比較復雜的控制算法，來完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等閉環(huán)控制。

 
交流伺服工作原理

交流伺服的應用領域

凡是對位置，速度和力矩的控制精度要求比較高的場合，都可以采用交流伺服驅動。如機床、印刷設備、包裝設備、紡織設備、激光加工設備、機器人、電子、制藥、金融機具、自動化生產(chǎn)線等。因為伺服多用在定位、速度控制場合，所以伺服又稱為運動控制

1、 冶金、鋼鐵—連鑄拉坯生產(chǎn)線、銅桿上引連鑄機、噴印標記設備、冷連軋機，定長剪切、自動送料、轉爐傾動等
2、 電力、電纜—水輪機調速器、風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)、拉絲機、對絞機、高速編織機、卷線機、噴印標記設備等
3、 石油、化工—擠壓機、膠片傳動帶、大型空氣壓縮機、抽油機等
4、 化纖和紡織--紡紗機、精紡機、織機、梳棉機、橫邊機等
5、 汽車制造業(yè)—發(fā)動機零部件生產(chǎn)線、發(fā)動機組裝生產(chǎn)線，整車裝配線、車身焊接線、檢測設備等
6、 機床制造業(yè)—車床、龍門刨、銑床、磨床、機械加工中心、制齒機等
7、 鑄件制造業(yè)—機械手、轉爐傾動、模具加工中心等
8、 橡塑制造業(yè)--塑料壓延機、塑料薄膜袋封切機、注塑機、擠出機、成型機、涂塑復合機、拉絲機等
9、 電子制造業(yè)—印刷電路板（PCB）設備、半導體器件設備(光刻機、晶圓加工機等)、液晶顯示器（LCD）設備、整機聯(lián)裝及表面貼裝（SMT）設備、激光設備（切割機、雕刻機等）、通用數(shù)控設備、機械手等
10、 造紙業(yè)—紙張傳送設備、特種紙造紙機械等
11、 食品制造業(yè)—原料加工設備、灌裝機械、封口機、其他食品包裝及印刷設備等
12、 制藥業(yè)—原料加工機械、制劑機械、飲片機械、印刷及包裝機械等
13、 交通—地鐵屏蔽門、電力機車、船舶導航等
14、 物流、裝卸、搬運—自動倉庫、搬運車、立體車庫、傳動帶、機器人、起重設備和搬運設備等
15、 建筑—電梯、傳送帶、自動旋轉門、自動開窗等
16、 醫(yī)療—CT、X光機、核磁共振MRI等
17、 試驗設備—汽車試驗設備、扭矩試驗設備 等

伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的應用越來越廣，用戶對伺服驅動技術的要求越來越高。總的來說，伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢可以概括為以下幾個方面：

1.集成化

目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關頻率很高的新型功率半導體器件，這種器件將輸入隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊之中。同一個控制單元，只要通過軟件設置系統(tǒng)參數(shù)，就可以改變其性能，既可以使用電機本身配置的傳感器構成半閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)，又可以外接外部傳感器如位置、速度、力矩傳感器等，構成高精度的全閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。高度的集成化顯著地縮小了整個控制系統(tǒng)的體積。

2. 智能化

目前伺服內部控制核心大都采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機（DSP），從而實現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)數(shù)字化是其實現(xiàn)智能化的前提條件。伺服系統(tǒng)的智能化表現(xiàn)在以下幾個方面:系統(tǒng)的所有運行參數(shù)都可以通過人機對話的方式由軟件來設置；其次它們都具有故障自診斷與分析功能；以及參數(shù)自整定的功能等。眾所周知，閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定是保證系統(tǒng)性能指標的重要環(huán)節(jié)，也是需要耗費較多時間與精力的工作。帶有自整定功能的伺服單元可以通過幾次試運行，自動將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來，并自動實現(xiàn)其最優(yōu)化。

3. 網(wǎng)絡化

伺服系統(tǒng)網(wǎng)絡化是綜合自動化技術發(fā)展的必然趨勢，是控制技術、計算機技術和通信技術相結合的產(chǎn)物，現(xiàn)場總線是一種應用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設備之間、現(xiàn)場設備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結點的數(shù)字通信技術。現(xiàn)場總線現(xiàn)已被廣泛應用在伺服系統(tǒng)之間、伺服系統(tǒng)和其它外圍設備如人機界面HMI、可編程控制器PLC等信息交互傳輸。現(xiàn)場總線有如下幾個類型FF；ProfiBus、WorldFIP、ControlNet/DeviveNet、CAN等。這些通訊協(xié)議都為多軸實時同步控制提供了可能性，也被一些高端伺服驅動器集成進去，從而使伺服系統(tǒng)達到了分布、開放、互聯(lián)以及高可靠性。

3. 簡易化

這里所說的“簡”不是簡單而是精簡，是根據(jù)用戶情況，將用戶使用的伺服功能給與強化，使之專而精，而將不使用的一些功能給與精簡，從而降低了伺服系統(tǒng)成本，為客戶創(chuàng)造更多的收益，且通過精簡一些元器件，減少了資源的浪費從而利于環(huán)保。這里所說的“易”是指，伺服系統(tǒng)的軟件編程及操作是從用戶角度出發(fā)開發(fā)設計，力求簡單易行，使用戶調試簡單。(end)