1 介绍

1.1 概述

伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。

“交流永磁同步伺服电机”的概念分解：

• 交流：伺服电机的定子中通的是三相正弦交流电(PWM调制)，用于励磁，产生旋转磁场。
• 永磁：伺服电机的转子表面贴的是永磁磁铁。
• 同步：运转时，转子的转速与定子中产生的旋转磁场的转速相同，即保持同步。这一点不同于感应电机，感应电机运行的条件是转子与定子磁场的回转速度有个差值（转差率），转子依靠此转差切割磁力线产生转矩。
• 伺服：电机后有编码器，其反馈信号与驱动器形成闭环控制，因此称为伺服。

伺服系统是实现自动化行业中实现精确定位、精准运动必要途径。伺服系统可以使系统终端执行机构的位置、速度、转矩等输出参数准确地跟随输入量变化。由控制层面的控制器、驱动层面的伺服驱动和执行层面的伺服电机，辅之编码器组成。

1.2 一般应用

1.3 分类

按系统功率分类

大型伺服是指系统功率大于5KW，主要用于驱动重型机械设备。
中型伺服是指功率介于1KW 和5KW 之间，在OEM市场得到广泛应用。
小型伺服是指系统功率小于1KW，主要应在在中低端OEM 市场。

按动力来源分类

1.4 工业控制中的伺服系统

1.5 数字信号驱动与模拟信号驱动对比

数字控制相比于模拟控制，其区别在于信号是离散的而非连续的，在传输、放大时不易受到干扰，精度显著较高，而且可以通过 CPU处理等方式应用先进的控制算法（如最优控制、人工智能、模糊控制、神经网络等），提高了伺服系统的可靠可控性。

1.6 发展历史

20 世纪 50 年代以前，主要使用液压伺服系统；
随电气控制技术发展，50 年代出现直流伺服系统并开始在机械设备上逐步普及应用；
随德国 Rexroth 公司 1978 年正式推出 MAC 永磁交流伺服电机和驱动控制系统，交流伺服系统开始出现。
20 世纪 80 年代，交流伺服系统开始大范围普及；
20 世纪 90 年代随着电子控制技术的升级，伺服系统的控制技术逐渐从模拟信号控制向数字信号控制技术升级，从而提高了伺服系统的响应速度和控制精度。
随着电气化和数字化的发展，国产伺服也经历了从液压、气动到电气的转变过程，目前应用最为广泛的是电气伺服系统。其中交流同步伺服已经成为高精度伺服系统的主流产品。

2 伺服系统厂家

工业机械臂

移动AMR

• 和利时
• 步科
• elmo
• …

3 关键指标及难点

4 三相交流逆变器（直流电转换为交流电）

AGV中使用到的伺服系统其实叫 数字交流伺服系统。交流指的就是三相交流电。

大多数商业、工业和住宅负载都需要交流电源，但交流电源不能存储在电池中，而电池的存储对于备用电源很重要。

直流电源的极性不像交流电源那样随时间变化，因此直流电源可以储存在电池和超级电容器中。所以我们可以先把交流电转换成直流电后，然后便能存储于电池中，这样，每当需要交流电来运行交流电器时，直流电会转换回交流电来运行交流电器。

工作原理

三相逆变器通常由输入滤波器、整流器、中间直流环节、逆变器和输出滤波器五个部分构成。通过整合这五部分，三相逆变器可以将直流电源的电能转化为交流电源的电能，并且产生高质量的输出电压波形。在运行时，三相逆变器的主电容存储电能，三相桥式全波整流电路对电源进行整流，三相半桥逆变器模块产生输出高频交流电压，最后由输出滤波器将高频成分过滤掉得到纯净的输出电压信号。

参考

1、中商产业研究院 – 2018 中国伺服系统行业前景研究报告
2、伺服系统：进口替代+新兴产业带动强劲需求
3、中国伺服市场2019研究报告
4、伺服系统：智能制造带动行业大发展，国产品牌进口替代风口已至
5、一些行业报告–From 艾瑞咨询
6、三相交流逆变器的好处
7、一文看懂逆变器的17种主要类型
8、三相逆变器
9、三相逆变器工作原理
10、三相电压型逆变电路
11、【行业深度 - 工控系统05】聚焦伺服系统
12、【雷赛智能 | 头条】运动控制工作室：是时候科普一下交流伺服电机了！