交流伺服电动机与直流伺服电动机的比较

    从20世纪70年代起DC伺服系统已实用化。70年代末期，随着微处理技术、大功率电力电子技术的成熟，电机永磁材料的发展和成本降低，AC伺服电动机及其控制装置所组成的AC伺服系统也实用化。由于AC伺服系统具有明显的优越性，目前已成为工厂自动化(FA)的基础技术之一，并将逐步取代DC伺服系统。

    在AC伺服系统中，按使用电动机的不同，又分为同步和异步型AC伺服系统两类。直流无刷电动机由于其电动机本体是永磁式同步电动机，故也归类为AC伺服系统。

   AC和DC伺服电动机的主要性能比较见表9-1。

    表9-1    AC和DC伺服电动机的主要性能的比较

   DC伺服系统具有优良的控制性能，在20世纪70年代曾获得广泛的应用。但由于DC伺服电动机存在机械换向器，运行中的火花使应用环境受到限制，且转子发热影响与其连接的丝杆精度，故革除机械换向器，保留DC电机的优良控制性能是人们长期以来一直追求的目标。

   AC伺服电动机分为笼型异步伺服电动机和永磁同步伺服电动机两大类，它们与变频器结合构成异步型和同步型AC伺服系统。

   AC伺服系统的控制方法是采用矢量控制，由于矢量控制变换的运算复杂，电动机低速(1Hz左右）运行特性不良，容易发热。因此在数千瓦功率、转速为1 r/min以下的进给伺服系统中，多采用同步型AC伺服系统。

    就永磁AC伺服电机的控制来分类又可分为方波电流控制型和正弦波电流控制型。前者实际上是无刷直流电动机AC伺服系统(简称BDCM)，后者是永磁同步电动机AC伺服系统(简称PMSM)。

   AC伺服系统的发展趋势可表现为：

    ①以硬件模拟电路为主，转向采用数字电路、数字信号处理器的全数字化软件伺服技术，从而增强了AC伺服系统的柔性，提供丰富的自诊断、保护、显示功能。

    ②由于AC伺服系统采用计算机控制，控制策略由原来的PID控制规律转向应用人工智能控制。

    ③AC伺服系统的电力电子器件向高频化、智能化方向发展，逆变器小型无噪声化。

    ④AC伺服系统中所用的位置与速度传感器，其电子信号处理部分将以微处理器为核心构成独立的微机系统，成为AC伺服系统的关键组成部分，其光电编码器的分辨率大幅度提高，每一转输出的脉冲数由数千增至数十万。

    ⑤AC伺服系统向两大方向发展：一是简易、低成本系统用于简易数控、办公室自动化设备、计算机外围设备以及家用电器等对性能要求不高的运动控制；另一方面是向更高性能的全数字化、智能化发展的系统，以满足高精度数控机床、机器人精度进给的需要。

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