交流伺服与变频技术导论
交流伺服与变频技术项目1
机械特性
☞ 电机的最大允许输出（功率、转矩）与转速有
关，额定值只能表示额定转速时的值。
机械特性：全范围反映电机输出转矩、功率和 转速关系的曲线。
M
Me
P
Pe
n ne
n ne
伺服电机
n ne
主轴电机
M
Me 感应电机
☺ 问题：
为什么不同电机的机械特性的表示方法不一样？
☞ 原因：电机的适用范围不同。不同电机用于不
项目一、交流调速原理
任务一、掌握电机控制的基本理论
一、电磁感应定律与电磁力
☞ 知识回顾
☻想一想：
什么叫电磁感应现象？什么叫电磁力？电磁力的方向 怎样确定？
☞ 学习提示 1
电磁感应：电流可产生磁场；磁场的变化能产生电流。 电磁力：通电的导体放入磁场中将会产生力。
☞ 知识检查
1. 在电磁学上，以下两图表示什么？
期，磁场转过180°。
磁场转速 n = 60f / 2 ( r/min )
即：360°上布置 2组 A/B/C绕组，称为2对极 。
☞ 通式： 定子圆周上布置 P组 绕组，称为P对极 。
磁场转速 n = 60f / p ( r/min )
☺要点
改变电流频率，就能够改变电机（转子）转速。 伺服电机： 电机转速与旋转磁场完全一致，同步 电机。 感应电机：转子转速必须略低于旋转磁场转速， 异步电机。
☞ 感应电机转速
n =（1-S）60f / p ( r/min )
☺ 练一练：
1. 某电机的铭牌如图所示，问：该电机的磁极对数 和同步转速各为多少？
型号 功率 电压 电流 转速 频率
三相感应电动机
Y100L1— 4
变频及伺服技术
1. 变频技术2. 变频器的认识一、定义1. 什么叫变频器：变频器就是改变电源频率的电气设备。
2. 三相异步电动机：以三相电源为动力源，实际转速与同步转速不一致的电动机。
如：抽水泵上的电动机。
3. 什么叫三相电源：三相电源就是相与相之间的电压相等，相角度相差120的三相电源。
4. 什么叫单相电源：只有一相的电源叫单相电源，电压参考点为大地或中性点。
如：每家每户所用的照明电源。
5. 什么叫线电压：相线与相线之间的电压叫做线电压。
（国标为380V）6. 什么叫相电压：相线与零线之间的电压叫做相电压。
（国标为220V）3. 二、三相异步电动机的作用和特性：1. 三相异步电动机的作用：通过三相异步电动机运转（正转或反转）来带动其它设备做各种各样的机械运动。
2. 三相异步电动机的特性：1) 运转方式：靠旋转磁场来带动电动机转子额定电流为约等于其功率的二倍额定电流为约等于其功率的二倍V/F控制变频器力矩力电机力力转。
2) 接线方式：有星形（Y形）和三角形（△形）两种，Y形接线时，电动机的电流小，但力矩也小，三角形（△形）接线时电动机的电流大，但力矩大；3) 变速：n=60f (1-K)/pn—电动机转速 60—常数 p—极对数f —电源频率 k—滑差系数公式说明：只要改变电源频率“f”或极对数“p”，就可以改变电动机转速。
三相异步电动机有2极、4极、6极、8极……,工业用的三相异步电动机一般极数不会超过8极，极数越多，转速越慢，但力矩就越大，极数越少，转速就越快，但力矩就越小；每种极数所对应的转速如下：a) 2极──2950转/分（理想3000转/分，即同步转速）b) 4极──1450转/分（理想1500转/分，即同步转速）c) 6极──950转/分（理想1000转/分，即同步转速）d) 8极──700转/分（理想750转/分，即同步转速）4. 三、变频器的作用：1. 调速：普通的三相异步电动机，加装变频后可以实现调速功能。
变频与伺服的关系及应用
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/2p ，n转速，f频率， p极对数）。
其实各位都忽略了一个问题，就是伺服电机都是同步电机，其转子转速就是电机的实际转速，不存在速度差，而变频器控制对象是异步电机，其实际转速跟转子转速存在着转差，所以它本身电机在速度就不是很稳定
－－-伺服电机分直流伺服电机和交流伺服电机，交流伺服电机可理解为"两相交流异步电动机"，可控性、灵敏度较好，一般用在闭环系统
伺服与变频的一个重要区别是: 变频可以无编码器,伺服则必须有编码器,作电子换向用. 1.两者的共同点：
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/2p ，n转速，f频率， p极对数）
伺服系统是用在小功率的定位（小于2.2kw)。而变频器用在大功率的定位系统中（采用同步同位卡）也可以达到精确的角度。若在大功率 中采用伺服就太昂贵了。
楼上所言已属老黄历了，现在几十KW的同步伺服有的是，只是价钱昂贵。变频最早只是用来调速，无论同步还是异步电机都可以用，并不用来完成精确定位跟踪的工作，但近年来，高端变频器技术在不断发展，配合机电时间常数小的电机也能完成伺服的精确定位跟踪的功能，特别是在大功率场合（异步伺服有价格优势）。伺服本身的功能就是精确快速定位跟踪，变频器做到这种程度那就是伺服。
交流伺服与变频技术及应用(第4版)配套习题及答案
交流伺服与变频技术及应用（第4版）配套习题及答案习题一：伺服系统基本原理1.请简要介绍伺服系统的基本原理。
答：伺服系统是一种闭环控制系统，通过将反馈信号与期望信号相比较，并根据差异进行调节和控制，以实现准确的位置控制、速度控制和力控制等功能。
伺服系统由电机、传感器、控制器和执行机构组成，其中电机负责转换电能为机械能，传感器负责采集反馈信号，控制器根据期望信号和反馈信号进行控制计算，执行机构负责输出控制信号。
2.什么是PWM调制？它在伺服控制系统中有什么作用？答：PWM调制（Pulse Width Modulation）是一种将模拟信号转换为脉冲信号的技术。
在伺服控制系统中，PWM调制被用于控制电机的速度和位置。
通过改变脉冲信号的占空比，即高电平时间与周期时间的比例，可以控制电机的转速和位置精度。
PWM调制技术具有简单、高效的特点，可以有效地控制电机的输出功率和响应速度。
3.请说明伺服系统的静态误差、动态特性和稳定性分析。
答：伺服系统的静态误差是指系统在达到期望位置后的偏差。
静态误差可以通过改变控制器参数或增加反馈环节来进行补偿。
动态特性是指系统在输入信号发生变化时的响应特性，包括响应时间、超调量和稳定性等方面。
稳定性分析主要是通过判断系统的闭环极点位置来决定系统是否稳定，在控制系统中，极点位置在左半平面表明系统是稳定的。
习题二：交流伺服系统的电机选择与控制1.交流伺服系统选择电机时需要考虑哪些因素？答：选择交流伺服系统的电机时需要考虑以下因素：负载特性、转矩要求、转速要求、输出功率、尺寸和重量、成本以及可靠性等。
负载特性包括负载惯性、负载转矩和负载扭矩等，转矩要求和转速要求决定了电机的选型范围，输出功率需要满足负载要求，尺寸和重量需要适应装置的安装空间，成本和可靠性是选择电机时重要考虑的因素。
2.请简要介绍交流伺服电机常用的控制方法。
答：交流伺服电机常用的控制方法有位置控制、速度控制和力控制。
位置控制是将电机控制到预定位置，通常使用PID控制器来精确控制电机的位置。
交流伺服与变频技术项目3
55kW
5kW
最高转速
6000r/min（相同）
频率响应 1600Hz
900Hz
2000Hz
编码器
220
218
220
任务二、熟悉ΣV系列伺服驱动
组成：
驱动器 + 伺服电机
一、ΣV 驱动器
型号：
SGD V - 2R8 A 01 A
ΣV 驱动器 额定输出电流
设计序号
接口代号 01：通用接口
10A以上：单位0.1A 如：120 = 12A； 10A以下：R代表小数点 如：2R8= 2.8A
☞ 驱动器可实现位置控制功能，是一源自位置、速度、转矩控制装置。
二、伺服系统的结构
闭环控制的概念 特点：用给定和实际输出间的误差进行控制。
给定
比较器
误差 e 调节器
控制量 con
控制器
反馈
输出 out
调节原理：输入不变时，如输出下降，则误差增大、 调节器输出增加、控制量增加、输出增加；当输出 上升时，误差减小、控制量减小，输出将减小。
电气与机械传动有明显分界，系统调试方便；
机械间隙、摩擦死区、刚度等非线性环节在闭环外， 系统稳定性好；但控制精度较低。
全闭环：直接检测最终的直线位置、速度；直线轴 一般采用光栅、回转轴采用编码器作为物体位置检 测元件。
☞ 参见P39、图3-4。
特点：
直接检测最终位置，可以自动补偿机械磨损、间隙， 控制精度高、精度保持性好；
SGMJV - 01 A D A 2 1
电机系列 额定输出功率 单位: 0.1kW 额定电压
内置制动器
1: 无制动 B: 带DC90V制动 C: 带DC24V制动
交流伺服与变频技术及应用课程标准
《交流伺服与变频技术》课程标准课程名称:《交流伺服与变频技术》课程编码:10731108课程类型:理实一体化开课部门:机械工程系适用专业及参考学时:专业名称专业方向参考学分参考学时数控设备应用与维护各方向通用464一,前言1. 课程性质交流伺服与变频器在工业自动化领域地应用已经越来越广泛,交流调速代替传统地直流调速已成为工业自动化领域地趋势。
为了使学习内容能紧跟技术发展,以适应职业岗位地需求,特开设本课程。
本课程是《机电一体化》,《数控设备应用与维护专业》,《机电设备维护》等机电类专业地通用专业基础课程,是学生掌握面广量大地通用型交流伺服与变频器基础知识与应用,维修技能地支撑课程。
通过本课程学习,学生应掌握机电一体化设备应用与维修员在交流伺服与变频器应用与维修方面所需地理论知识;使得学生能够根据不同地控制要求,规划问题解决方案;能利用变频器与交流伺服地功能解决工程实际问题;能熟练操作,使用通用型交流伺服与变频器;并初步具备故障地分析与维修能力。
课程开设一学期,64 学时/4 学分。
2. 课程定位《交流伺服与变频技术》课程地教学重点是用于通用机械,纺织机械,包装机械,自动线,工业机器及配套产数控系统地普及型数控机床等机电一体化设备地通用型交流伺服与变频器,课程不包括全功能型数控系统所配套地交流伺服与主轴系统方面地内容。
课程内容涉及电力电子技术,运动控制技术,自动控制技术等,分变频器与交流伺服两个学习领域。
由于变频器与交流伺服地结构,原理,用途相近,出于知识与技能体系地考虑,课程设置时原则上应将两个学习领域合并,以增加系统性,避免学习内容地重复与交叉。
《交流伺服与变频技术》开设前,学生通过《机床电气控制与 PLC》,《电工与工业电子学》等课程地学习获得强电控制,变频调速与伺服,PLC 等数控系统主要组成部分地知识基础与安装调试地基本技能,然后进入本课程地学习。
本课程学习获得地知识与技能是后续地《数控系统连接与调试》,《数控机床故障诊断与维修》等课程学习过程地数控系统连接与调试,数控机床故障诊断与排除准备了知识与技能基础。
伺服系统及变频器应用技术第一章PPT课件
➢永磁直流伺服电动机（大惯量宽调速直流伺服电动机）
永磁直流伺服电动机的缺点是有电刷，限制了转速的提高，而且结构复
杂、价格较贵。
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（1） 直流伺服系统
直流伺服系统适用的功率范围很宽，包括从几十瓦到几十千瓦的控制 对象。直流电动机的输出力矩同加于电枢的电流和由激磁电流产生的磁通 有关，通过改变电枢电流或激磁电流，可对直流电动机的力矩进行控制。
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第一单元 机电伺服系统概述（1）
机电伺服系统 的概念
机电伺服系统 的类型
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结束语
当你尽了自己的最大努力 时，失败也是伟大的，所 以不要放弃，坚持就是正 确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
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图2-3 半闭环系统原理图
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（2）半闭环伺服系统
主要特点：
较稳定的控制特性 介于闭环伺服系统和开环伺服系统之间的定位精度 系统稳定性较好 调试较容易 价格低廉
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（3）闭环伺服系统
闭环伺服系统带有检测装置，可以直接对工作台的位移量进行检测。 在闭环伺服系统中，速度、位移测量元件不断地检测控制对象的运动状 态。如图2-4所示为闭环伺服系统原理图：
速度控制既可单独使用，也可与位置控制联合成为双回路控制，但主 回路是位置控制，速度控制作为反馈校正，改善系统的动态性能，如各 种数控机械的双回路伺服系统。
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（3）转矩伺服系统
转矩控制是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴 对外的输出转矩的大小。
课件教案 教学记录交流伺服与变频技术及应用
课件教案教学记录-交流伺服与变频技术及应用一、教学目标1. 了解交流伺服与变频技术的概念及其在工业中的应用。
2. 掌握交流伺服与变频技术的工作原理和特点。
3. 学会分析交流伺服与变频控制系统的设计和应用。
4. 能够运用交流伺服与变频技术解决实际工程问题。
二、教学内容1. 交流伺服与变频技术的概念2. 交流伺服与变频技术的工作原理3. 交流伺服与变频技术的特点4. 交流伺服与变频控制系统的应用案例5. 交流伺服与变频技术在工业中的重要作用三、教学方法1. 采用多媒体课件进行讲解，结合实物图片和动画，增强学生的直观感受。
2. 通过实例分析，让学生了解交流伺服与变频技术在实际工程中的应用。
3. 开展小组讨论，引导学生思考和探讨交流伺服与变频技术的优缺点。
4. 利用课后习题，巩固所学知识，提高学生的实际操作能力。
四、教学准备1. 准备相关课件和教学资料。
2. 准备实物模型或图片，以便进行直观讲解。
3. 准备案例分析资料，以便进行实际应用的讲解。
4. 准备课后习题，以便进行知识巩固。
五、教学过程1. 引入话题：介绍交流伺服与变频技术在现代工业中的重要地位。
2. 讲解交流伺服与变频技术的概念，通过实物图片和动画进行展示。
3. 详细讲解交流伺服与变频技术的工作原理，结合实例进行分析。
4. 分析交流伺服与变频技术的特点，引导学生思考其优势和不足。
5. 讲解交流伺服与变频控制系统的应用案例，展示其在实际工程中的应用。
6. 开展小组讨论，让学生探讨交流伺服与变频技术的应用前景。
7. 通过课后习题，巩固所学知识，提高学生的实际操作能力。
8. 总结本节课的重点内容，布置课后作业。
六、教学评估1. 课堂讲解过程中，观察学生对交流伺服与变频技术概念的理解程度。
2. 分析学生在实例分析中的表现，了解其对交流伺服与变频技术应用的掌握情况。
3. 课后收集学生的习题答案，评估其对课堂所学知识的巩固程度。
4. 鼓励学生提出问题，了解其在学习过程中遇到的困难和问题，及时进行解答和指导。
交流伺服与变频技术及应用教学方案
号。
故障分析与处理。 变频器分类与特点，变频 调速系统的结构，典型变 频器产品，安川变频器的 技术性能。
2/0
单元 7 变频器的连
接技术
学习变频调速系统的组成， CIMR-G7 变频器主回路、 控制回路的连接技术。 能够识读变频调速系统工
程图。
教材、PPT、 图片、录像； 实验台、电器、
导线、电工工 具
《交流伺服与变频技术》课程单元教学方案
项目 单元
学习目标
教学载体
教学内容
建议学 时
课程介绍 了解课程教学目标、任务、
与教学准备 要求。
PPT
了解交流电机调速系统，知
介绍本课程的教学内容、 学习要求、课程考核方法， 2/0
建立课程学习小组等。 介绍交流电机调速方法，
课程导论 道交流伺服、交流主轴和变
PPT
单元一、交流调速原理
本单元将通过掌握电机控制的基本理论、了解伺服电机的运行原理、了解感应电机的运 行原理三个工作任务，达到复习电磁感应与电磁力定律；复习电机运行的力学基础；了解
BLDCM 和 PMSM 的运行原理和输出特性；了解旋转磁场的产生和感应电机的运行原理，v/f 变频控制原理的目标。
本单元的教学重点是伺服电机和感应电机在结构与运行原理上的区别。推荐主要方法为 问题引导法、案例法、演示法和小组协作学习法。
本单元的教学重点是半闭环与闭环交流伺服驱动系统的区别、ΣV 系列伺服驱动器的型 号。推荐主要方法为问题引导法、案例法和行动导向教学法。
任务 1 了解交 流伺服 驱动产
品
任务 2 熟悉 ΣV 系 列伺服 驱动
目标与内容
能力目标 1. 区分专用型伺服与通用伺服； 2. 区分数字伺服与模拟伺服； 3. 了解半闭环伺服系统与闭环交流 伺服系统； 相关知识 一、交流伺服的分类 二、伺服系统的结构 实践指导 一、安川产品简介 二、三菱产品简介
交流伺服与变频技术项目2
❖ 三相全波整流：
☞ 原理：利用二极管的正向自然导通特点，将6
只二极管（集成，俗称 “三相桥堆”）组合、接
入三相交流电路，使得两-两交替导通、得到线电 压全部波形。
直流输出电压计算：面积相等
U d = 1.35 UL
利用大电容平波后：U d ≈ 1.2 × 1.35 UL U L为线电压： U L = 1.732× U相
项目二、交流逆变技术
任务一、熟悉电力电子器件
一、交流逆变概述
❖ 控制要求
☞ 变频调速：必须能同时改变电机的电压和频率（V/f
控制）。 问题：电网的供电电压、频率不能改变。
我国的标准： U = 3~380V（+10%，-15%） f = 50±1Hz
☞ 必须有一整套变换装置——逆变器（Inverter）。
❖ 单相全波整流：
☞ 原理：利用二极管的正向自
然导通特点，将4 只二极管（集 成，俗称 “桥堆”）组合、接入
单相交流电路，使得两-两交替导 通、得到相电压全部波形。
☞ 用于单相交流输入→直流的
转换。
V1 V2 A
B V3 V4
UAB +
Ud Ud
－
直流输出电压计算：面积相等
U d = 0.9 U
利用大电容平波后： U d ≈ 1.2 × 0.9U
☺ 练一练：
某单相200~240V、三相380~440V输入通用的变 频器，如果将它直接连接到我国的工厂电网上，变 频器的直流母线电压各为多大？
解： 我国的电网电压
单相：U = 220V （单相指相电压） 三相： UL = 380V （三相指线电压） 代入后得：
单相：U d = 237V（一般可认为230V） 三相： U d = 615V （一般可认为610V）
电工技术第11章 PLC 变频器和交流伺服技术
第 11 章 PCL、变频器与交流伺服技 术
图11-2 直流24 V输入电路
第 11 章 PCL、变频器与交流伺服技 术
（2） 输出接口电路： 输出接口电路的作用是将CPU的 程序运行结果， 经过电平转换、 隔离和功率放大， 转换成
能带一定负载的具体的输出状态。 基本单元上的输出信号一
般为开关量， 输出接口电路分为继电器输出型、 晶体管输出
第 11 章 PCL、变频器与交流伺服技 术
第 11 章 PCL、变频器与交流伺服技术
11.1 PLC控制技术 11.2 交流电动机的变频调速技术 11.3 交流伺服技术 本章小结
第 11 章 PCL、变频器与交流伺服技 术
11.1 PLC控制技术
11.1.1 可编程控制器概述
可编程逻辑控制器简称PLC，的引入避免了继电器控制 系统的下列缺点：
来自现场设备的外部输入信号与硬件上的输入点一一对应，
被PLC扫描读入后， 存入输入映象寄存器， 表现为程序可多 次调用的输入触点状态。 输入触点X的基本功能是读取外部 输入信号的状态。
第 11 章 PCL、变频器与交流伺服技 术
(2) 输出继电器Y。 FX2N的基本单元中的输出点按照 Y000～Y007， X010～X017， …这样的八进制格式进行编号。 扩展单元的输出点也接着基本单元的输出点顺序进行编号。
国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义是： 可 编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统， 专为在工 业环境下应用而设计， 它采用了可编程序的存储器， 用来在 其内部存储执行逻辑运算、 顺序控制、 定时、 计算和算术运 算等操作的指令， 并通过数字式和模拟式的输入和输出， 控 制各类机械的生产过程。
第 11 章 PCL、变频器与交流伺服技 术
伺服系统与变频器应用技术3单元(2)
3单元 交流伺服控制系统 • 3.1交流伺服电动机 • 3.2交流伺服系统 • 3.3交流电动机的速度控制 • 3.4正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器
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3.3交流电动机的速度控制
3.3.1交流传动与交流伺服
交流电机控制系统是以交流电动机为执行元件的位置、速度或转矩控制系统的总称。 交流传动系统，只进行转速控制的系统。通常用于机械、矿山、冶金、纺织、化工、 交通等行业，其使用最为普遍。交流传动系统一般以感应电机为对象，变频器是当前最为 常用的控制装置。 交流伺服系统，能实现位置控制的系统。主要用于数控机床、机器人、航天航空等需 要大范围调速与高精度位置控制的场合，其控制装置为交流伺服驱动器，驱动电机为专门 生产的交流伺服电机。
3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术
4．变频调速技术 交流电的交变频率是决定交流电动机工作转速的基本参数。因此，直接改变和控
制供电频率应当是控制交流伺服电动机的最有效方法，它直接调节交流电动机的同步 转速，控制的切入点最直接而明确，变频调速的调速范围宽，平滑性好，具有优良的 动、静态特性，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。对交流电动机进行变频调 速，需要一套变频电源，相关技术有：
3.3交流电动机的速度控制
1．晶闸管调压调速技术 3.3.3交流 2．转子串电阻调速技术 调速技术 3．晶闸管串级调速技术
4．变频调速技术
Page 5
3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术
1．晶闸管调压调速技术 晶闸管调压调速控制系统结构如
图3-15所示。通过晶闸管调压电路改 变感应电动机的定子电压，从而改变 磁场的强弱，转子产生的感应电动势 也会发生相应变化，因而转子的短路 电流也发生了相应改变，转子所受到 的电磁转矩也会变化。
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6. 常用变频器品牌
☞ 本课程的“变频器”是指用于通用感应电机控制
的通用变频器。 日本 安川： CIMR - *7系列（常用）、CIMR –*1000系列 （最新）（ * = J、V、F、G）
三菱：FR-*500系列（常用）、 FR-*700系列（最新） （ * = S、E、F、A） 欧美 西门子（德）：MM420/430/440 系列（常用） 施耐德（法）：ATV系列（常用）
电机需要控制什么？ 速度：改变电机转速，控制机械运动速度；
位置：保证在指定位置停止，控制机械定位。
☞ 控制速度的系统称为传动系统；
控制位置的系统称为伺服系统。
☺要点：
交流电机驱动的伺服系统、传动系统统称为交流电 机控制系统；
伺服系统同样需要控制电机的速度和转矩。
2. 交流电机的调速
交流电机的种类 同步电机：在允许范围内，如交流电的频率不变，
导论
一、交流电机控制系统概述
1. 交流传动与交流伺服
电机与作用 电机作用：将电能转变为机械能。 交流电机：通入电机的电流为交流电。控制难， 但结构简单、转速高、几乎不需要维修。 直流电机：通入电机的电流为直流电。控制容易， 但结构复杂，转速低，维修工作量大。
☞ 研发交流电机控制系统是当前技术发展的方向。
二、交流调速系统的性能与比较
1. 技术指标
☞ 技术指标：衡量产品内在质量与性能的参数。
区别
控制对象不同 交流伺服：专用同步电机；一般15kW以下，最大
72kW（SIEMENS 1FT6）； 交流主轴：专用感应电机；一般100kW以下，最大
227kW （SIEMENS 1PH8） 变频器：通用感应电机；最大到1000kW。
用途不同、性能区别很大（将在后期课中介绍）。
5. 常用伺服驱动品牌
交流电机的调速方案
☞ 改变频率的调速称为变频调速；改变磁极对数的调
速称为变极调速；改变转差的调速称为变转差调速。
交流调速方案与比较
变极调速：通过改变电机绕组的连接实现，只需要 继电——接触器电路控制，控制最简单。但因P必 须为正整数，只能成倍改变转速（有级调速）。
变转差调速：本质改变电机的输出特性，可通过改 变电枢电压、定子电阻、转子电阻等方式实现无级 调速，但控制装置的体积大、硬件成本高。
模拟量控制 → 数字控制 → 网络控制
用什么做：控制器件研究 GTR（电力晶体管）→ IGBT （复合电力电子器件） →
IPM （功率集成器件）
☞ 变频器至今还没有世所公认的最佳方案。
4. 变频调速装置分类
☺ 非常重要 ！
变频器：专指控制普通感应电机的通用调速装置。 应用最广泛，生产厂众多。
负载变化不会引起电机转速的变化。
感应电机：即使交流电的频率不变，电机的转速也将 随着负载的增加而降低。
☞ 感应电机俗称异步电机；伺服电机是同步电机。
交流电机的转速公式 同步电机：n0 = 60 f / P （同步转速）
感应电机： n = n0 （1-S）（异步转速）
f ：交流电的频率（Hz）； P：电机磁极对数； S：转差率（额定负载时的转速降低百分率）。
☞ 本课程的“伺服驱动”是指可独立使用的通用
型伺服驱动器。 国产数控配套的都是通用伺服。 FANUC、SIEMENS数控配套的是专用伺服。
日本 安川（YASKAWA） ： ∑II系列（广泛使用）、∑V 系列（最新） 三菱：MR-J系列（常用）、 MR-J3系列（最新） 松下：MINAS-A系列（常用）、A5系列（最新）
交流伺服与变频技术
（2018版）
逻辑控制
为什么要学本课程？
机械部件
强电
伺服
变频
为什么要学本课程？
操作编程
强电PLC
CNC系统 伺服变频
液压气动 换刀控制
加工控制
机械部件
测量检测
精度保证
现代数控设备
课程学习有什么要求？
1. 轻松学习、遵守时间； 2. 全部一次性通过考试； 3. 带好教材、记好笔记； 4. 掌握相关知识与技能。
5. 可用来实现交流电机速度控制的装置是……（ ） A. CNC B. PLC C.变频器 D.伺服驱动器 6. 可实现感应电机的无级调速方案是 ……… （ ） A. 变极 B. 变频 C.调压 D.变转差率 7. 通用变频器的控制对象是 ………………… （ ） A. 伺服电机 B. 感应电机 C.直流电机 D.专用电机 8. 变频器与交流主轴驱动器的主要区别是 … （ ） A. 调速原理 B. 电路结构 C.控制器件 D.电机
变频调速：直接改变电机供电频率实现无级调速， 调速性能好、体积小、技术先进，但控制复杂，实 现较困难。
3. 变频调速技术的发展（见P3,图0-2）
怎样调速：控制理论研究
变频调速：V/f控制 → 矢量控制 → 直接转矩控制
伺服驱动：BLDCM（方波、PID调节）→ PMSM （正弦波、矢量控制） 如何实现：控制技术研究
☞ 台湾、大陆电子产品均为日本早期的山寨产品。
☺练一练 （不定项选择）：
1. 以下可用于机电设备速度控制的系统是……（ ） A. 交流传动 B. 直流传动 C.交流伺服 D.直流伺服 2. 以下可用于机电设备位置控制的系统是……（ ） A.交流伺服 B. 变频调速 C. 直流伺服 D.直流调速 3. 以下属于安川交流伺服产品的型号是 …… （ ） A. ∑II B. ∑V C. CIMR-G7 D. CIMR-A1000 4. 以下产型号中属于三菱变频器产品是 …… （ ） A. FR-A540 B. MR-J3 C. FR-A740 D. CIMR-G7
主轴驱动器：控制专用感应电机的专用调速装置。 多用于数控机床主轴调速，CNC生产厂提供。
伺服驱动器：控制伺服电机（同步电机）的专用调 速装置，可以实现位置控制。 应用较广泛，生产较多， 国产数控机床使用较多。
☺变频器、交流主轴驱动器、伺服驱动器广义上都是
变频调速装置。
了解三者的大致区别
相同点 调速原理相同，都通过变频实现调速； 主回路相同，都采用PWM逆变电路。