直流驱动器作为交流伺服系统的替代品
交流 (AC) 驱动的伺服系统不再是工业运动控制的唯一可靠选择，直流 (DC) 步进和伺服电机和驱动器的进步提供了强大的替代方案。虽然许多传统的低压直流驱动器无法应对恶劣的工厂环境，但现代高性能驱动器正在使这种情况变得更好。
在比较交流与直流系统之前，步进电机和伺服电机之间存在几个重要区别。步进电机和伺服电机及驱动器之间的应用差距正在迅速缩小，因为步进驱动器精度的进步大大提高了它们的可用性。然而，两者之间的关键性能差异仍然排除了在最苛刻的应用中使用步进器的可能性。
最值得注意的是，步进电机在低速时提供高扭矩，但随着速度的增加，扭矩会大大降低。另一方面，伺服系统在整个电机速度范围内保持一致的扭矩，使其非常适合执行安全功能，例如安全限制扭矩 (SLT) 和带主动制动的速度 (SLS)。
步进器提供了安全扭矩关闭 (STO) 安全控制的方法，它们通常可以开环运行，这意味着不需要编码器或旋转变压器。伺服器比步进器提供更高的速度、加速度和精度，但成本更高，并且需要编码器来提供精确的定位反馈。
尽管由于每个一致脉冲的增量运动在技术上是离散的，但现代步进电机每转 50 到 100 个磁极接近模拟连续定位和速度的性能。这使得步进电机在许多应用中成为伺服系统的可行替代品。
虽然中高压交流变频驱动器和伺服驱动器满足了典型工厂车间的许多需求，但交流电源有时对于某些应用来说是不可用或不可接受的。最值得注意的是，这包括使用机器人或协作机器人的电池驱动和人类接触应用，例如磁共振成像（图 1）。
此外，现代低压直流驱动器（图 2）可以增强其他应用，因为它们比传统的交流系统更紧凑、更高效，提供快速的电机加速和减速，并且配置通常不太复杂。与消费级驱动器不同，它们经过工业强化，可承受极端温度、振动和电气噪声。
在安全系统中使用时，工程师可以利用低压步进驱动器的硬连线 STO 功能直接切断提供给电机的产生扭矩或产生力的能量。直流伺服驱动器可通过可配置的 SLT 和 SLS 实现安全就绪。这些驱动器提供电机数据收集接口，使兼容的控制器能够处理并根据编程环境中配置的电机状态采取行动。与驱动器通信的 PLC 通过软件嵌入式技术对象控制电机运动，从而与自动化系统的其余部分无缝集成（图 3）。
直流步进驱动器和电机包含的组件相对较少，而电子换向直流伺服电机具有无风扇或电刷等磨损部件的优点。这些属性有助于直流步进电机和伺服系统以最少的维护工作长时间保持。这两种驱动器类型都非常适合各种变速、定位、同步轴和齿轮传动应用。
在许多情况下，工程师和设计师首先将传统交流驱动器用于工业应用。但超低压工业直流步进和伺服驱动器提供可靠且高度可配置的电机控制，如果选择得当，它们可以满足工业应用需求。
本文由位于乔治亚州诺克罗斯的 Siemens Industry 的 SIMATIC 运动控制器产品营销经理 Kevin Wu 撰写。欲了解更多信息，请访问 这里 .
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