1.2.3 交流调速与伺服驱动

调速和伺服应是两个具有联系的不同术语。电动机调速指调节、改变电动机速度，而伺服（ servo）则是一个音译和意译相结合的外来词，有跟随、服从的意思，伺服控制指控制对象可以按照任意的输入信号要求而动作，驱动装置输出的转矩、速度和位置都能得到灵活方便的控制。可以简单地理解为：普通的调速只是一种最简单的伺服传动，如一般鼓风机、水泵电动机的调速；伺服传动则是一种高级的调速，这种调速是实时连续地进行的。也有学者简单地将伺服系统定义为能实现机械位移控制的系统，而将仅能实现电动机转速控制的系统称为传动系统。

如前所述，长期以来，交流伺服电动机仅仅作为执行元件应用于伺服控制系统，功率不超过1 kW。大功率交流伺服电动机及其驱动控制装置的出现，使这一技术得以应用于机械装备的主传动，成为交流伺服驱动系统。

数控机床是最早采用伺服驱动技术的机械装备之一，其驱动系统包括主轴和进给系统的驱动两种不同类型。数控机床进给系统是典型的伺服控制系统，它需要有定位和轮廓跟踪功能，调速范围大，动态响应快，早期多采用步进电动机或直流伺服电动机，目前多被交流伺服驱动取代。数控机床的主轴，一般仅需速度控制，多采用感应电动机，仅当有更高要求时，才采用永磁同步电动机和相应的控制器，可以获得速度、位置和转矩控制。

目前，不仅金属切削机床广泛应用交流伺服驱动为主传动，而且高铁、电动汽车甚至船舶动力也在采用。但直至20世纪末，日本等发达国家才开始将交流伺服驱动技术应用于锻压机械的研究和产品开发，其主要原因是锻压机械对驱动的要求较一般的数控切削机床更高：不仅锻压机械所需转矩远超一般切削机床的驱动电动机，而且其控制性能亦超过一般的主轴驱动系统，既有运动学方面的控制要求（速度和位置控制），又有动力学方面的控制要求（转矩控制）。

交流伺服驱动在锻压机械方面的应用研究经过近二十余年的发展，取得了可喜的进展。与传统异步电动机驱动相比，这种交流伺服驱动有以下特点：①工作特性（速度和转矩等）可以任意调节、实时控制，其工作性能还可以通过矢量控制、直接转矩控制等方法进一步提高；②可以频繁起停、正反转；③电动机可以在一定时间内实现带转矩堵转，实现滑块静止保压；④可以方便地实现电磁制动，从而实现制动减速能量的回收；⑤通过变频来调速，性能好、效率高、能量损耗小。