伺服和变频技术的差异比较分析报告（伺服和变频技术的差异比较分析图）

刚入行的时候，总听人说“伺服和变频器的区别”，但总觉得放在一起比较不够严谨，正如投票圈汉斯先生的评论所说解释：

变频实际上是指电气传动的工作方式和结构原理，而伺服则强调控制性能和应用效果。两者不是同一范畴的概念。

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如果我们真的想将它们放在一起进行比较，也许使用“交流伺服与采用变频驱动技术的通用变频（电机）驱动系统相比有哪些特殊之处？”这样的表述会更合适。

要理解这一点，我们首先要看看两者分别面临的应用对象和场景。

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通用变频驱动系统解决的是为设备的机电系统提供机械传动所需的动力的问题。用于驱动负载产生速度和压力，有时也用于实现简单的位置控制；而伺服系统的目的是为系统提供高动态、高精度的位置、速度或扭矩/力控制。正是这种应用对象的巨大差异，使得这两种“变频驱动”系统在很多方面都表现出巨大的差异。具体可以从以下几个方面进行比较：

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控制接口

普通变频驱动系统往往对速度、压力、位置等应用对象的指令更新时间精度要求不高，这当然与其应用精度相对较低密切相关。新的控制命令数据迟早几毫秒到达，对驱动器性能的影响几乎可以忽略不计。输入命令的刷新周期有几毫秒甚至几十毫秒的偏差基本上是可以接受的。因此，我们可以看到，过去变频器通常采用模拟量或现场总线作为其控制指令的输入端口；尽管以太网技术在变频器产品中越来越流行，但应用却很少。实时以太网。

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伺服系统不同。更高的控制精度要求每条指令更新的时间尺度必须精确到微观级别，并且必须能够在极其确定的时间段内进行实时数据交互。否则，微小的偏差就会导致巨大的差异，无法达到所需的运动控制性能。这是长期以来伺服驱动器需要采用高频脉冲串和专用运行控制总线作为控制输入的重要原因；如果要使用以太网作为伺服驱动器的控制端口，则必须采用实时确定性以太网技术。

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动态特性

在自动化应用中，只要是闭环控制系统，就需要能够在一定时间窗口内响应应用负载的动作偏差并及时调整。对于变频驱动器如此，对于交流伺服也是如此。然而，由于伺服系统往往需要应对更高的控制精度，并且必须能够以更快的速度响应更细微的误差，因此其响应调整时间周期必须更短，通常为毫秒甚至微秒。的。相应地，很多伺服产品的速度频率响应带宽（BandWidth）可以达到kHz级别。另一方面，对于一般的变频驱动产品，频响带宽往往只有几百Hz。

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应用反馈

能够及时响应应用端的动作误差，自然离不开负载端的速度和位置反馈。如上所述，系统中是否存在面向应用的控制反馈机制是伺服区别于一般电机传动技术的重要标志。同时，由于对控制精度和响应速度的要求很高，伺服应用的反馈往往需要极高的测量精度和分辨率，以实现对应用对象包括速度、压力、位置等任何细微的动态变化的精确测量足够敏感。这种情况下，数千线的电机反馈实际上很难满足伺服应用的性能要求。

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当然，现在通用变频驱动系统普遍采用闭环反馈控制方式，但总的来说，其对应用端反馈在测量精度和分辨率方面的要求远低于伺服运行控制系统。高，并且主要基于速度反馈。在很多情况下，简单的PG 反馈就足够了。

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运行方式及控制方法

操作模式是指系统想要控制的应用对象的类型，无论是位置、速度还是扭矩。从这个角度来看，大多数伺服系统仍然基于位置模式，有时根据应用需求切换到速度或扭矩模式；对于一般的变频系统，主要是速度和扭矩模式，少数变频产品会有一些简单的定位模式可供选择。

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控制方法是指用于控制应用对象的方法。这个，在伺服系统中，基本上只有矢量控制，显然，这是由伺服应用本身要达到的控制精度决定的。在一般变频系统中，为了满足不同类型和级别的应用要求，有多种控制方式可供选择，例如：电压/频率（v/f）、直接转矩、矢量控制……等。等待。

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这再次印证了我们之前所说的，伺服和变频实际上是不同范畴的两个概念。伺服强调控制性能和应用效果，因此在配置系统时更注重运行模式；而变频实际上是指电气传动的工作方式和结构原理，因此在使用时会更加关注控制方式。

适用于电机和动力执行器

为了获得更高的控制精度和应用性能，伺服运行控制系统通常对配套电机和执行器的选型有极其严格的要求。

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这不仅体现在永磁同步电机的使用上，还包括适配电机的各种规格的制定和设计以及不同类型电机执行器的选择，例如：

必须根据负载及运行曲线、堵转扭矩（力）、峰值扭矩（力）和额定转速来选择电机，并匹配机械传动比；

采用较低转子惯量提高动态性能，采用中/高惯量提高控制稳定性；

专用电气连接端口，提高系统的EMC电磁兼容（抗干扰）性能；

不同类型机械动力输出的连接方式（如标准输出轴、空心轴、法兰输出……），适应不同类型的应用负载；

多种电机和动力执行器选择（如直线电机、直驱电机、一体化减速电机、直线电动缸.），满足各种运动控制应用的性能要求；

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大多数伺服制造商倾向于推荐用户使用他们的标准驱动器和电机/执行器（甚至电缆和连接器）产品组合，很大程度上是从保证系统性能的角度出发。 （当然，这就是竞争性排他性的用武之地。）

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这些严格的要求在一般变频系统中是很少见的。一般变频应用大多会采用异步电机（部分应用会采用永磁同步电机，大多是从节能的角度考虑）。选择时主要考虑的是功率、额定转速、工作制等。另外，根据应用环境，选择电机的防护等级、冷却方式、安装方式等。至于电机惯量、电气连接、输出方式等，没有太严格的要求。同时，厂家基本不会用所谓的“匹配组合”来限制用户对电机品牌的选择。

功率范围

另外，由于伺服往往面临高精度、高动态响应的应用环境，因此整体负载会比较轻，其整体输出功率范围一般在几十千瓦以内。与擅长传动的电力型变频驱动系统相比，体积会小很多；而那些负载较重的操作控制应用通常没有过高的响应特性要求。一般来说，异步变频也能满足要求。

以上伺服与变频器的技术比较，其实更多的是从应用的角度来关注它们之间的区别，并没有涉及太多关于产品本身的内容，比如：三环的区别、内部结构和内部结构的区别等。组件、过载能力差异等。

编辑：hfy