伺服系统基本概念和与变频的关系

伺服系统的基本概念是准确、精确、快速定位。这一概念贯穿于伺服系统的设计理念和运行机制中。为了实现这一目标，伺服系统采用了多种先进的控制策略和技术手段。其中，变频技术是伺服控制的一个必不可少的内部环节。在伺服驱动器中，通过变频技术可以实现无级调速，从而满足不同工况下对速度的精确控制需求。

变频技术在伺服系统中的应用不仅仅是为了实现无级调速，更重要的是它能够提高伺服系统的控制精度和响应速度。在伺服系统中，变频技术主要应用于电流环、速度环和位置环的控制。通过对这些环节进行闭合控制，伺服系统能够实现更加精确和快速的定位功能。

为了满足快速响应和准确定位的要求，伺服电机在构造上与普通电机存在显著区别。首先，伺服电机通常采用高性能的永磁材料和优化的电机结构设计，以提高其转矩密度和响应速度。其次，伺服电机还配备了高精度的编码器或解析器等传感器元件，用于实时检测电机的位置和速度信息，以便进行精确控制。

现在市面上流通的交流伺服电机主要为永磁同步交流伺服电机。这种电机具有体积小、重量轻、效率高等优点，但由于受到工艺限制，很难做到很大的功率。对于十几KW以上的大功率应用场合，同步伺服电机的价格通常非常昂贵。因此，在现场应用允许的情况下，多采用交流异步伺服电机作为替代方案。在这种方案中，很多驱动器实际上是高端变频器，它们通过带编码器反馈的闭环控制来实现精确控制。

尽管伺服技术和变频技术在应用场景和控制对象上有所不同，但它们之间实际上存在很多共同点。首先，交流伺服技术本身就是借鉴并应用了变频技术的原理。在直流电机的伺服控制基础上，通过变频的PWM方式模拟直流电机的控制方式来实现交流伺服电机的控制。

其次，无论是伺服技术还是变频技术，都涉及到对电机速度和位置的精确控制。它们都需要通过可控制门极的各类晶体管（如IGBT、IGCT等）进行载波频率和PWM调节逆变，以实现频率可调的波形类似于正余弦的脉动电。由于频率可调，交流电机的速度就可调了（n=60f/p，其中n为转速，f为频率，p为极对数）。