Поставщики сервоприводов для энергосберегающего торможения напоминают, что сервоприводы используются для управления серводвигателями, которые могут быть шаговыми или асинхронными двигателями переменного тока. Они в основном используются для быстрого и точного позиционирования и часто применяются в ситуациях, когда требуется высокая точность при запуске и остановке.
Преобразователь частоты предназначен для преобразования переменного тока в ток, подходящий для регулирования скорости двигателя, чтобы приводить его в действие. В настоящее время некоторые преобразователи частоты также поддерживают сервоуправление, то есть могут управлять серводвигателями, но сервоприводы и преобразователи частоты всё ещё различаются! В чём разница между сервоприводом и преобразователем частоты? Ознакомьтесь с описанием, предоставленным редактором.
Два определения
Преобразователь частоты — это устройство управления электроэнергией, использующее функцию включения-выключения силовых полупроводниковых приборов для преобразования частоты переменного тока в другую частоту. Он обеспечивает такие функции, как плавный пуск, регулирование скорости с переменной частотой, повышение точности работы и изменение коэффициента мощности асинхронных двигателей переменного тока.
Преобразователь частоты может управлять двигателями переменной частоты и обычными двигателями переменного тока, в основном выполняя функцию регулятора скорости двигателя.
Преобразователь частоты обычно состоит из четырех частей: выпрямительного блока, конденсатора большой емкости, инвертора и контроллера.
Сервосистема — это система автоматического управления, которая позволяет выходным управляемым переменным, таким как положение, ориентация и состояние объекта, следовать за изменениями входного целевого значения (или заданной величины). Основная задача — усиление, преобразование и регулирование мощности в соответствии с требованиями управляющей команды, что делает управление крутящим моментом, скоростью и положением приводного устройства очень гибким и удобным.
Сервосистема — это система управления с обратной связью, используемая для точного отслеживания или воспроизведения процесса. Также известна как система слежения. Во многих случаях сервосистема относится к системе управления с обратной связью, где управляемой переменной (выходным сигналом системы) является механическое перемещение, скорость перемещения или ускорение. Её функция заключается в обеспечении точного соответствия выходного механического перемещения (или угла поворота) входному перемещению (или углу поворота). Структурная структура сервосистем принципиально не отличается от других видов систем управления с обратной связью.
Сервосистемы можно разделить на электромеханические, гидравлические и пневматические в зависимости от типа используемых приводных компонентов. Простейшая сервосистема включает в себя сервоприводы (двигатели, гидроцилиндры), компоненты обратной связи и сервоприводы. Для бесперебойной работы сервосистемы также необходим механизм более высокого уровня – ПЛК, а также специализированные платы управления движением – промышленные компьютеры управления + PCI-карты – для передачи команд сервоприводам.
Принцип работы обоих
Принцип регулирования скорости преобразователя частоты в основном ограничен четырьмя факторами: скоростью n асинхронного двигателя, частотой f асинхронного двигателя, коэффициентом скольжения двигателя s и числом полюсов p двигателя. Скорость n пропорциональна частоте f, и изменение частоты f может изменить скорость двигателя. При изменении частоты f в диапазоне 0–50 Гц диапазон регулирования скорости двигателя очень широк. Регулирование скорости с переменной частотой достигается путем изменения частоты питания двигателя для регулировки скорости. Основной используемый метод – это преобразование переменного тока в постоянный, который сначала преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный с помощью выпрямителя, а затем преобразует постоянный ток в переменный с регулируемой частотой и напряжением для питания двигателя. Схема преобразователя частоты обычно состоит из четырех частей: выпрямителя, промежуточного звена постоянного тока, инвертора и управляющей части. Выпрямительная часть представляет собой трехфазный мостовой неуправляемый выпрямитель, инверторная часть – трехфазный мостовой инвертор на IGBT, а выходной сигнал представляет собой ШИМ-сигнал. Промежуточное звено постоянного тока включает в себя фильтрацию, накопление энергии постоянного тока и буферизацию реактивной мощности.
Принцип работы сервосистемы основан на управлении двигателем переменного/постоянного тока в разомкнутом контуре, где сигналы скорости и положения подаются обратно на привод через вращающиеся энкодеры, вращающиеся трансформаторы и т.д. для ПИД-регулирования с обратной связью. Кроме того, благодаря замкнутому контуру тока внутри привода, точность и быстродействие выходного сигнала двигателя, соответствующего заданному значению, значительно улучшаются благодаря этим трём регулировкам в замкнутом контуре. Сервосистема является системой динамического следящего устройства, и достигаемое ею установившееся равновесие также является динамическим балансом.
Разница между этими двумя
Технология сервопривода переменного тока сама по себе опирается на технологию преобразования частоты и применяет её. Основанная на сервоуправлении двигателями постоянного тока, она имитирует метод управления двигателями постоянного тока посредством метода ШИМ преобразования частоты. Другими словами, серводвигатели переменного тока должны иметь процесс преобразования частоты: преобразование частоты заключается в том, чтобы сначала выпрямить переменный ток частотой 50 или 60 Гц в постоянный ток, а затем преобразовать его в сигнал с регулируемой частотой, аналогичный синусоидальному и косинусному импульсному электричеству, через различные управляемые затворные транзисторы (IGBT, IGCT и т. д.) посредством регулировки несущей частоты и ШИМ. Благодаря регулируемой частоте можно регулировать скорость двигателей переменного тока (n=60f/p, n скорость, f частота, p пары полюсов).
1. Различная перегрузочная способность
Сервоприводы, как правило, имеют 3-кратную перегрузочную способность, что позволяет преодолеть момент инерции инерционных нагрузок в момент пуска, в то время как преобразователи частоты, как правило, допускают 1,5-кратную перегрузку.
2. Точность контроля
Точность управления сервосистемами значительно выше, чем у преобразователей частоты, а точность управления серводвигателями обычно обеспечивается вращающимся энкодером, расположенным на заднем конце вала двигателя. Некоторые сервосистемы имеют точность управления даже 1:1000.
3. Различные сценарии применения
Частотно-регулируемое управление и сервоуправление — это две категории управления. Первое относится к области управления трансмиссией, а второе — к области управления движением. Первое предназначено для удовлетворения требований общепромышленного применения с низкими показателями производительности и низкой стоимостью. Второе предназначено для достижения высокой точности, производительности и быстрого реагирования.
4. Различные характеристики ускорения и замедления
На холостом ходу серводвигатель может разогнаться от стационарного состояния до 2000 об/мин не более чем за 20 мс. Время разгона двигателя зависит от инерции вала двигателя и нагрузки. Обычно, чем больше инерция, тем больше время разгона.
Рыночная конкуренция между сервоприводами и преобразователями частоты
Из-за различий в производительности и функциональности преобразователей частоты и сервоприводов области их применения не очень схожи, и основная конкуренция сосредоточена на:
1. Конкуренция в технологическом контенте
В той же области, если у покупателя высокие и сложные технические требования к оборудованию, он выберет сервосистемы. В противном случае предпочтение будет отдано преобразователям частоты. Высокотехнологичное оборудование, такое как станки с ЧПУ и специализированное электронное оборудование, будет использовать сервоприводы.
2. Ценовая конкуренция
Большинство покупателей обеспокоены стоимостью и часто игнорируют технологии в пользу более дешевых инверторов. Как известно, стоимость сервосистем в несколько раз превышает стоимость преобразователей частоты.
Хотя применение сервосистем пока не получило широкого распространения, особенно отечественных, они редко используются в ситуациях, сравнимых с зарубежной сервопродукцией. Но с ускорением индустриализации люди постепенно осознают преимущества сервосистем, и они также будут признаны покупателями. Аналогичным образом, отечественные сервотехнологии не остановятся в развитии, будь то ради высокой прибыли или осознания исторической миссии по возрождению страны. Мы уверены, что всё больше производителей будут инвестировать в исследования и разработки сервосистем. Это ознаменует собой пик развития китайской «сервоиндустрии».