AC伺服电动机与DC伺服电动机的比较

    从20世纪70年代起DC伺服系统已实用化。20世纪70年代末期，随着微处理技术、大功率电力电子技术的成熟，电动机永磁材料的发展和成本降低，由AC伺服电动机及其控制装置所组成的AC伺服系统也开始实用化。由于AC伺服系统具有明显的优越性，目前已成为工厂自动化(FA)的基础技术之一，并将逐步取代DC伺服系统。

   AC伺服系统按照使用电动机的不同，又分为同步型AC伺服系统和异步型AC伺服系统两类。直流无刷电动机由于其电动机本体是永磁式同步电动机，故也归类为AC伺服系统。

   AC伺服电动机和DC伺服电动机的主要性能比较如表4-1所示。

    表4-1    AC伺服电动机和DC伺服电动机的主要性能比较

   DC伺服系统具有优良的控制性能，在20世纪70年代曾获得广泛的应用。但由于DC伺服电动机存在机械换向器，运行中的火花使应用环境受到限制，且转子线圈发热影响与其连接的丝杆精度，故革除机械换向器，保留DC伺服电动机的优良控制性能是人们长期以来一直追求的目标。

   AC伺服电动机分为笼型异步伺服电动机和永磁同步伺服电动机两大类，它们与变频器结合构成异步型和同步型AC伺服系统。

   AC伺服系统的控制方法是采用矢量控制，由于矢量控制变换的运算复杂，电动机低速（1Hz左右）运行特性不良，容易发热。因此在数千瓦功率、转速为1r/min以下的进给伺服系统中，多采用同步型AC伺服系统。

    按永磁AC同步伺服电动机的控制来分类，同步型AC伺服系统又可分为方波电流控制型AC伺服系统和正弦波电流控制型AC伺服系统两类。前者实际上是无刷直流电动机AC伺服系统(简称BDCM)，后者是永磁同步电动机AC伺服系统(简称RMSM)。

   AC伺服系统的发展趋势表现为以下几方面。

    ①由以硬件模拟电路为主，转向采用数字电路、数字信号处理器的全数字化软件伺服技术，从而增强了AC伺服系统的柔性，提供了丰富的自诊断、保护、显示功能。

    ②由于AC伺服系统采用计算机控制，控制策略由原来的PID控制规律转向应用人工智能控制。

    ③AC伺服系统的电力电子器件向高频化、智能化方向发展，逆变器向小型、无噪声化方向发展。

    ④AC伺服系统中所用的位置与速度传感器，其电子信号处理部分将以微处理器为核心构成独立的微机系统，成为AC伺服系统的关键组成部分，其光电编码器的分辨率大幅度提高，每一转输出的脉冲数由数千增至数十万。

    ⑤AC伺服系统向两大方向发展：一是简易、低成本系统，用于简易数控、办公室自动化设备、计算机外围设备以及家用电器等对性能要求不高的运动控制；另一方面是向更高性能的全数字化、智能化发展的系统，以满足高精度数控机床、机器人精度进给的需要。