伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別是什么
一、 步進(jìn)電機(jī)
原理
作為控制用特殊電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移的致動器。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器輸入脈沖信號時(shí)，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)使設(shè)定的角度（步進(jìn)角度）的一定角度旋轉(zhuǎn)，以一定的角度依次執(zhí)行該旋轉(zhuǎn)。角度位移可以通過控制脈沖數(shù)來控制，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和加速度，以實(shí)現(xiàn)速度控制的目的。如果繞組的電源接通順序被變更，則電機(jī)相反。
驅(qū)動器原理
步進(jìn)電機(jī)需要由由脈沖產(chǎn)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護(hù)單元等構(gòu)成的特殊步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。屬于步進(jìn)電機(jī)和微控制器之間的功率接口。
控制指令部接收脈沖和方向信號，對應(yīng)的脈沖產(chǎn)生控制部生成對應(yīng)的相位數(shù)的脈沖組，通過功率驅(qū)動部后向步進(jìn)電機(jī)輸送，步進(jìn)電機(jī)在對應(yīng)的方向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)角。驅(qū)動程序的脈沖設(shè)定模式?jīng)Q定步進(jìn)電機(jī)的動作模式，如下：
（1）m相單m拍運(yùn)行
（2）m相雙m拍運(yùn)行
（3）m相單、雙m拍運(yùn)行
（4）細(xì)分驅(qū)動，需要驅(qū)動器給出不同幅值的驅(qū)動信號
步進(jìn)電機(jī)具有重要的技術(shù)數(shù)據(jù)，如靜態(tài)轉(zhuǎn)矩、啟動頻率和運(yùn)行頻率。通常，步進(jìn)角度越小，電機(jī)的靜電扭矩越大，起動頻率及動作頻率越高。因此，在運(yùn)轉(zhuǎn)模式下強(qiáng)調(diào)細(xì)分化驅(qū)動技術(shù)，提高步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩和分辨率，消除電機(jī)的低頻振蕩。因此，細(xì)分驅(qū)動與其他類型的驅(qū)動器相比具有優(yōu)異的性能。
伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。
二、伺服電機(jī)
伺服電機(jī)原理
伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類。
當(dāng)伺服電動機(jī)接受脈沖時(shí)，使1個(gè)脈沖的角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)位移。由于伺服電機(jī)本身具有傳送脈沖的功能，因此伺服電機(jī)按照對應(yīng)的脈沖數(shù)發(fā)送旋轉(zhuǎn)數(shù)。這樣，通過由伺服電動機(jī)接收的脈沖形成閉環(huán)，能夠知道向伺服電動機(jī)發(fā)送了怎樣多的脈沖，同時(shí)，能夠正確地控制接收怎樣多的脈沖可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。
在性能上比較，交流伺服電機(jī)要優(yōu)于直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)采用正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動小，容量可以比較大。直流伺服電機(jī)采用梯形波控制，相對差一些。直流伺服電機(jī)中無刷伺服電機(jī)比有刷伺服電機(jī)要性能要好。
伺服電機(jī)驅(qū)動器
伺服電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子是磁鐵。由驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場。由于磁場的作用，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，電機(jī)提供的編碼器反饋信號被發(fā)送給驅(qū)動器。司機(jī)將反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。
無刷DC伺服電動機(jī)驅(qū)動器：電機(jī)的動作原理與通常的DC電機(jī)相同。驅(qū)動器是三個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)包括在從內(nèi)到外。電流回路的輸出控制電機(jī)的電機(jī)子電壓。電流環(huán)路的輸入是速度環(huán)路的PID輸出，速度環(huán)路的輸入是位置環(huán)路的PID輸出，位置環(huán)路的輸入是給定的輸入。
無刷DC伺服電動機(jī)驅(qū)動器：電源為DC。然后，為了提供電機(jī)，內(nèi)部三相反相器將其倒置到U/V/W AC上。另外，采用3種閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)（當(dāng)前循環(huán)、速度循環(huán)和位置循環(huán)）。驅(qū)動控制原理與上述相同。
AC伺服電機(jī)驅(qū)動程序：一般可分為兩個(gè)模塊：具有獨(dú)立功能的電源板和控制板。控制盤為了控制3相的磁鐵同步AC伺服電動機(jī)，通過對應(yīng)于驅(qū)動電路的驅(qū)動信號的算法輸出使反相器的輸出功率變化的PWM信號。
首先，電力驅(qū)動裝置經(jīng)由三相全橋整流電路整流輸入三相電力或商用電力以獲得對應(yīng)的直流電力。在經(jīng)過三相正弦波PWM電壓源反相器的頻率轉(zhuǎn)換而整流的三相電力或本線電力之后，其僅為AC-DC-AC轉(zhuǎn)換器過程，以驅(qū)動三相永磁體同步AC伺服電機(jī)。
控制裝置是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)伺服控制、速度控制、扭矩、電流控制的ac伺服系統(tǒng)整體的核心。
三、伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較
控制精度：步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)越多，它的精確度就越高，伺服電機(jī)取塊于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高；
低頻特性：步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象，當(dāng)它工作在低速時(shí)一般采用阻尼技術(shù)或細(xì)分技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象；
矩頻特性：步進(jìn)電機(jī)輸出力矩隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，高速時(shí)會急劇下降，伺服電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)為恒力矩輸出，在額定轉(zhuǎn)速上為恒功率輸出；
過載能力：步進(jìn)電機(jī)不具備過載能力，伺服電機(jī)有較強(qiáng)的過載能力；
運(yùn)行性能：步進(jìn)電機(jī)的控制是開環(huán)控制。如果開始頻率太高或負(fù)荷太大，則容易失去步驟或失速。當(dāng)速度太高的時(shí)候停止的話，那很容易就有超高投籃。AC伺服驅(qū)動系統(tǒng)是閉環(huán)控制。驅(qū)動器可以直接采樣電機(jī)環(huán)路的反饋信號以形成位置環(huán)和速度環(huán)，并且通常不產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)損失或過沖。
速度響應(yīng)性能：步進(jìn)電機(jī)需要幾百毫秒才能從靜態(tài)加速到工作速度，而AC伺服系統(tǒng)的加速性能良好，一般僅幾毫秒（它可以用于需要快速啟動和停止的控制活動）。
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