不管是美國的“工業互聯網”，德國的“工業4.0”，還是中國的“中國制造2025”，在電機的選擇上大多是伺服電機與變頻電機。但是要詳細的區分伺服電機與變頻電機，似乎并不是一件容易的事!  個概念是交流電機里的變頻與伺服。


首先說一下變頻，因為伺服電機是在變頻電機的基礎上發展起來的，變頻電機就是將用戶所輸入的頻率，電壓，電流（這個要么在面板上控制，電壓電流的話在節點上控制，說明書上很詳細），然后利用參數通過電力電子器件把工頻電壓轉換為所需要的電壓，直接反映在電機轉速上。



然后是伺服電機，它與變頻電機 主要的區別是自身帶有編碼器，然后將其傳輸到伺服電機驅動器里面，再利用控制理論，比如增益，調節時間，簡單的說伺服電機所構成的是一閉環控制系統，還有啟動快，停止快，帶負載能力也較變頻電機好，有了這些特性，也就造就了速度，轉矩，位置三中控制方式，對于要求較高的場合，應用較多。

變頻器就像是節奏大師手里的那把琴，琴聲可千變萬化!類似的，變頻是將工頻的50Hz,60Hz的交流電先整流成直流電，然后通過可控開關器件(IGBT,IGCT等)，載波頻率和PWM調節逆變為頻率可調的波形。簡單的變頻器只能調節交流電機的速度。但現在很多變頻電機已經將交流電機的定子磁場UVW3相轉化為可以控制電機轉速和轉矩兩個電流的分量。這樣既可以控制電機的速度也可以控制電機的力矩。


伺服控制可比作是捕食時的蒼鷹。蒼鷹捕食動作之快，目標定位之準!同樣的伺服控制就是 定位和快速響應。伺服是將電流環、速度環、位置環都閉合才能進行的控制。交流伺服的本質就是在直流電機的伺服控制的基礎上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現的，也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環節。



從功能看，伺服的功能主要是：

1、速度控制
2、轉矩控制
3、位置控制（含定位和跟蹤）。
從控制看，伺服一般是三環系統：外環位置環，內環依次為速度還和電流環

知道伺服電機的內部構造就可揭開伺服電機的面紗。

伺服電機主要由定子和轉子構成，定子上有兩個繞組，勵磁繞組和控制繞組。其內部的轉子是永磁鐵或者是感應線圈，導磁材料，轉子在由勵磁繞組產生的旋轉磁場的作用下轉動。同時伺服電機自帶編碼器，驅動器實時的接受到編碼器的反饋信號，再根據反饋值與目標值進行比較來調整轉子轉動的角度。由此不難看出，伺服電機的控制精確度很大程度決定于編碼器的精度。




既然有了伺服電機那為何還要變頻電機的存在?


目前比較通用的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服電機，但這種電機受工藝的限制，功率很難做大，十幾千瓦以上的同步伺服價格昂貴。于是人們更愿意去選擇控制性能略孫一籌的交流異步伺服電機。這時的驅動器就是由 變頻器和帶編碼器反饋環進行控制的。

變頻電機在速度控制和力矩控制要求不高的場合應用較多，也有在加有位置反饋信號后構成位置閉環控制的變頻電機，但其精度和響應都不高;伺服電機一般應用在有嚴格控制要求，精度和響應要求高的場合。



總的來說，能用變頻控制的運動場合幾乎都能用伺服控制取代。但伺服電機與變頻電機在實際應用中，有兩大明顯區別。一是伺服電機的價格要遠高于變頻電機;二是變頻器的功率 能做到幾百Kw，甚至更高，但伺服一般也就到幾十Kw。

其實現實應用中大多數設備對電機的控制性能要求不高，對比伺服：其調速范圍一般是：1:100（無編碼器）/1:1000(帶編碼器）， 轉矩：1.5倍額定即可。電機和驅動器的技術難度、方案及配置、價格都大幅度降低。而且功率范圍寬，從幾百瓦到上千KW不等。由于應用在各行各業，所以變頻器的功能特別豐富，為了滿足特定行業的需求，許多廠家都在開發行業 型變頻器，比較典型的有：電梯 變頻器、供水 變頻器等。價格低，覆蓋范圍寬是變頻器的主要特點。電機可以是異步電機，也可以是同步電機。一般變頻器只包括速度控制和電流控制兩個環節。


可見，伺服驅動系統和變頻控制系統是一對好搭檔，可以以 性價比組成一個系統或設備。