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交流伺服电机驱动和步进电机性能比较

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交流伺服电机驱动和步进电机性能比较

发布日期:2019-09-17 作者: 点击:

伺服电机驱动

交流伺服电机驱动和步进电机性能比较:

步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,伺服电机驱动控制器也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机驱动作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

1、控制精度不同

交流伺服电机驱动的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机驱动为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

2、过载能力不同

步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机驱动具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

3、低频特性不同

交流伺服电机驱动运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。

4、矩频特性不同

步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机驱动为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。

5、速度响应性能不同

步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA 400W交流伺服电机驱动为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

6、运行性能不同

步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

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