Các nhà cung cấp thiết bị phanh tiết kiệm năng lượng servo xin lưu ý rằng bộ điều khiển servo được sử dụng để điều khiển động cơ servo, có thể là động cơ bước hoặc động cơ không đồng bộ AC. Chúng chủ yếu được sử dụng để đạt được vị trí nhanh chóng và chính xác, và thường được sử dụng trong các tình huống yêu cầu độ chính xác cao cho các thao tác khởi động và dừng.
Bộ biến tần được thiết kế để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều (AC) thành dòng điện phù hợp để điều chỉnh tốc độ động cơ, nhằm mục đích điều khiển động cơ. Ngày nay, một số bộ biến tần cũng có thể điều khiển servo, nghĩa là chúng có thể điều khiển động cơ servo, nhưng bộ truyền động servo và bộ biến tần vẫn khác nhau! Sự khác biệt giữa servo và bộ biến tần là gì? Vui lòng xem phần phân tích do biên tập viên cung cấp.
Hai định nghĩa
Biến tần là thiết bị điều khiển năng lượng điện sử dụng chức năng bật-tắt của các linh kiện bán dẫn công suất để chuyển đổi nguồn điện tần số công suất sang tần số khác. Nó có thể thực hiện các chức năng như khởi động mềm, điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi, cải thiện độ chính xác vận hành và thay đổi hệ số công suất cho động cơ không đồng bộ AC.
Bộ biến tần có thể điều khiển động cơ tần số thay đổi và động cơ AC thông thường, chủ yếu đóng vai trò điều chỉnh tốc độ động cơ.
Bộ biến tần thường bao gồm bốn bộ phận: bộ chỉnh lưu, tụ điện dung lượng cao, biến tần và bộ điều khiển.
Hệ thống servo là một hệ thống điều khiển tự động cho phép các biến đầu ra được điều khiển như vị trí, hướng và trạng thái của vật thể theo dõi bất kỳ thay đổi nào của mục tiêu đầu vào (hoặc giá trị được cho). Nhiệm vụ chính là khuếch đại, biến đổi và điều chỉnh công suất theo yêu cầu của lệnh điều khiển, giúp việc điều khiển mô-men xoắn, tốc độ và vị trí của thiết bị truyền động đầu ra trở nên rất linh hoạt và thuận tiện.
Hệ thống servo là một hệ thống điều khiển phản hồi được sử dụng để theo dõi hoặc tái tạo chính xác một quy trình. Còn được gọi là hệ thống theo dõi. Trong nhiều trường hợp, hệ thống servo đề cập cụ thể đến một hệ thống điều khiển phản hồi, trong đó biến được điều khiển (đầu ra của hệ thống) là độ dịch chuyển cơ học, vận tốc dịch chuyển, hoặc gia tốc. Chức năng của nó là đảm bảo độ dịch chuyển cơ học đầu ra (hoặc góc quay) theo dõi chính xác độ dịch chuyển đầu vào (hoặc góc quay). Cấu trúc của hệ thống servo về cơ bản không khác biệt so với các dạng hệ thống điều khiển phản hồi khác.
Hệ thống servo có thể được chia thành hệ thống servo cơ điện, hệ thống servo thủy lực và hệ thống servo khí nén tùy theo loại linh kiện truyền động được sử dụng. Hệ thống servo cơ bản nhất bao gồm bộ truyền động servo (động cơ, xi lanh thủy lực), linh kiện phản hồi và bộ điều khiển servo. Để hệ thống servo hoạt động trơn tru, cần có cơ cấu cấp cao hơn, PLC và các card điều khiển chuyển động chuyên dụng, máy tính điều khiển công nghiệp + card PCI, để gửi lệnh đến bộ truyền động servo.
Nguyên lý hoạt động của cả hai
Nguyên lý điều chỉnh tốc độ của biến tần chủ yếu bị giới hạn bởi bốn yếu tố: tốc độ n của động cơ không đồng bộ, tần số f của động cơ không đồng bộ, độ trượt s của động cơ và số cực p của động cơ. Tốc độ n tỷ lệ thuận với tần số f, và việc thay đổi tần số f có thể thay đổi tốc độ của động cơ. Khi tần số f thay đổi trong phạm vi 0-50Hz, phạm vi điều chỉnh tốc độ động cơ rất rộng. Điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi đạt được bằng cách thay đổi tần số của nguồn cấp động cơ để điều chỉnh tốc độ. Phương pháp chính được sử dụng là AC-DC-AC, đầu tiên chuyển đổi nguồn cấp AC tần số công suất thành nguồn cấp DC thông qua bộ chỉnh lưu, sau đó chuyển đổi nguồn cấp DC thành nguồn cấp AC có tần số và điện áp có thể điều khiển để cung cấp cho động cơ. Mạch của biến tần thường bao gồm bốn phần: chỉnh lưu, liên kết DC trung gian, bộ nghịch lưu và bộ điều khiển. Phần chỉnh lưu là bộ chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển, phần nghịch lưu là bộ nghịch lưu cầu ba pha IGBT, và đầu ra là dạng sóng PWM. Liên kết DC trung gian bao gồm lọc, lưu trữ năng lượng DC và đệm công suất phản kháng.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống servo đơn giản dựa trên điều khiển vòng hở của động cơ AC/DC, trong đó tín hiệu tốc độ và vị trí được đưa trở lại bộ điều khiển thông qua bộ mã hóa quay, biến áp quay, v.v. để điều khiển PID phản hồi âm vòng kín. Ngoài ra, với dòng điện vòng kín bên trong bộ điều khiển, độ chính xác và đặc tính đáp ứng thời gian của đầu ra động cơ theo giá trị cài đặt được cải thiện đáng kể thông qua ba điều chỉnh vòng kín này. Hệ thống servo là một hệ thống theo dõi động, và cân bằng trạng thái ổn định đạt được cũng là một cân bằng động.
Sự khác biệt giữa hai
Bản thân công nghệ servo AC dựa trên và áp dụng công nghệ biến đổi tần số. Dựa trên điều khiển servo của động cơ DC, nó mô phỏng phương pháp điều khiển động cơ DC thông qua phương pháp biến đổi tần số PWM. Nói cách khác, động cơ servo AC phải có quy trình biến đổi tần số: biến đổi tần số là chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều 50 hoặc 60Hz thành nguồn điện một chiều, sau đó đảo ngược thành dạng sóng điều chỉnh tần số tương tự như xung sin và cosin thông qua các transistor cổng điều khiển khác nhau (IGBT, IGCT, v.v.) thông qua điều chỉnh tần số sóng mang và PWM. Nhờ tần số điều chỉnh, tốc độ của động cơ AC có thể được điều chỉnh (n = 60f/p, n tốc độ, tần số f, p cặp cực).
1. Khả năng quá tải khác nhau
Bộ truyền động servo thường có khả năng chịu quá tải gấp 3 lần, có thể được sử dụng để khắc phục mômen quán tính của tải quán tính tại thời điểm khởi động, trong khi bộ biến tần thường cho phép chịu quá tải gấp 1,5 lần.
2. Kiểm soát độ chính xác
Độ chính xác điều khiển của hệ thống servo cao hơn nhiều so với bộ biến tần, và độ chính xác điều khiển của động cơ servo thường được đảm bảo bởi bộ mã hóa quay ở phía sau trục động cơ. Một số hệ thống servo thậm chí có độ chính xác điều khiển lên đến 1:1000.
3. Các kịch bản ứng dụng khác nhau
Điều khiển tần số biến đổi và điều khiển servo là hai loại điều khiển. Loại thứ nhất thuộc lĩnh vực điều khiển truyền động, còn loại thứ hai thuộc lĩnh vực điều khiển chuyển động. Một là đáp ứng các yêu cầu của ứng dụng công nghiệp thông thường với chỉ số hiệu suất thấp, theo đuổi chi phí thấp. Loại thứ hai là theo đuổi độ chính xác cao, hiệu suất cao và phản hồi nhanh.
4. Hiệu suất tăng tốc và giảm tốc khác nhau
Trong điều kiện không tải, động cơ servo có thể xử lý từ trạng thái dừng đến 2000 vòng/phút trong vòng không quá 20ms. Thời gian tăng tốc của động cơ liên quan đến quán tính của trục động cơ và tải. Thông thường, quán tính càng lớn thì thời gian tăng tốc càng dài.
Cạnh tranh thị trường giữa servo và bộ biến tần
Do sự khác biệt về hiệu suất và chức năng giữa bộ biến tần và servo nên ứng dụng của chúng không giống nhau lắm và sự cạnh tranh chính tập trung vào:
1. Cạnh tranh về nội dung công nghệ
Trong cùng lĩnh vực, nếu người mua có yêu cầu kỹ thuật cao và phức tạp về máy móc, họ sẽ chọn hệ thống servo. Ngược lại, họ sẽ chọn sản phẩm biến tần. Máy móc công nghệ cao như máy công cụ CNC và thiết bị điện tử chuyên dụng sẽ chọn sản phẩm servo.
2. Cạnh tranh về giá
Hầu hết người mua đều quan tâm đến chi phí và thường bỏ qua công nghệ để ưu tiên các bộ biến tần giá rẻ hơn. Như đã biết, giá của hệ thống servo cao gấp nhiều lần so với các sản phẩm biến tần.
Mặc dù việc ứng dụng hệ thống servo vẫn chưa phổ biến, đặc biệt là hệ thống servo trong nước, nhưng chúng hiếm khi được sử dụng so với các sản phẩm servo nước ngoài. Tuy nhiên, với sự tăng tốc của công nghiệp hóa, người dân sẽ dần nhận ra những ưu điểm của hệ thống servo, và hệ thống servo cũng sẽ được người mua công nhận. Tương tự, công nghệ servo trong nước sẽ không ngừng phát triển, dù dựa trên lợi nhuận hấp dẫn hay ý thức về sứ mệnh lịch sử phục hưng đất nước. Chúng tôi tin rằng ngày càng nhiều nhà sản xuất sẽ đầu tư vào nghiên cứu và phát triển hệ thống servo. Khi đó, thời kỳ đỉnh cao của "ngành công nghiệp servo" Trung Quốc sẽ mở ra.