原理 

步進(jìn)電機作為操控用的特種電機，是將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉是以固定的步進(jìn)角度一步一步運轉的。能夠經(jīng)過(guò)操控脈沖個(gè)數來(lái)操控角位移量，然后到達準確定位的意圖；一起能夠經(jīng)過(guò)操控脈沖頻率來(lái)操控電機轉動(dòng)的速度和加速度，然后到達調速的意圖，改動(dòng)繞組的通電順序，電機就會(huì )回轉。 

驅動(dòng)器原理 

步進(jìn)電機需求運用專(zhuān)用的步進(jìn)電機驅動(dòng)器驅動(dòng)，驅動(dòng)器由脈沖發(fā)生操控單元、功率驅動(dòng)單元、維護單元等組成。功率驅動(dòng)單元將脈沖發(fā)生操控單元生成的脈沖放大，與步進(jìn)電機直接耦合，屬于步進(jìn)電機與微操控器的功率接口。

控制指令單元，接收脈沖與方向信號，對應的脈沖發(fā)生控制單元對應生成一組相應相數的脈沖，經(jīng)過(guò)功率驅動(dòng)單元后送到步進(jìn)電機，步進(jìn)電機在對應方向上轉過(guò)一個(gè)步距角。  驅動(dòng)器的脈沖給定方式?jīng)Q定了步進(jìn)電機運行方式，如下：  

（1）m相單m拍運行  

（2）m相雙m拍運行  

（3）m相單、雙m拍運行  

（4）細分驅動(dòng)，需要驅動(dòng)器給出不同幅值的驅動(dòng)信號 

步進(jìn)電機有一些重要的技術(shù)數據，如最大靜轉矩、起動(dòng)頻率、運行頻率等。一般來(lái)說(shuō)步距角越小，電機最大靜轉矩越大，則起動(dòng)頻率和運行頻率越高，所以運行方式中強調了細分驅動(dòng)技術(shù)，該方式提高了步進(jìn)電機的轉動(dòng)力矩和分辨率，完全消除了電機的低頻振蕩。所以細分驅動(dòng)器驅動(dòng)性能優(yōu)與其他類(lèi)型驅動(dòng)器。

伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉子在此磁場(chǎng)的作用下轉動(dòng)，同時(shí)電機自帶的編碼器反饋信號給驅動(dòng)器，驅動(dòng)器根據反饋值與目標值進(jìn)行比較，調整轉子轉動(dòng)的角度。

伺服電機原理 

伺服電動(dòng)機又稱(chēng)實(shí)行電動(dòng)機，在自動(dòng)控制系統中，用作實(shí)行元件，把所收到的電信號轉換成電動(dòng)機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和溝通伺服電動(dòng)機兩大類(lèi)。 

伺服電機接收到1個(gè)脈沖，就會(huì )旋轉1個(gè)脈沖對應的視點(diǎn)，從而完成位移，因為，伺服電機本身具有發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個(gè)視點(diǎn)，都會(huì )發(fā)出對應數量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了閉環(huán)，體系就會(huì )知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很準確的控制電機的滾動(dòng)，從而完成準確的定位。

在性能上比較，交流伺服電機要優(yōu)于直流伺服電機，交流伺服電機采用正弦波控制，轉矩脈動(dòng)小，容量可以比較大。直流伺服電機采用梯形波控制，相對差一些。直流伺服電機中無(wú)刷伺服電機比有刷伺服電機要性能要好。

伺服電機驅動(dòng)器

伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉子在此磁場(chǎng)的作用下轉動(dòng)，同時(shí)電機自帶的編碼器反饋信號給驅動(dòng)器，驅動(dòng)器根據反饋值與目標值進(jìn)行比較，調整轉子轉動(dòng)的角度。 

有刷直流伺服電機驅動(dòng)器：電動(dòng)機的工作原理和普通的直流電機完全相同，驅動(dòng)器為三閉環(huán)結構，從內到外分別為電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。電流環(huán)的輸出控制電機的電樞電壓，電流環(huán)的輸入為速度環(huán)PID的輸出，速度環(huán)的輸入為位置環(huán)的PID輸出，位置環(huán)的輸入即是給定輸入，控制原理圖如上圖。 

無(wú)刷直流伺服電機驅動(dòng)器：供電電源為直流，經(jīng)過(guò)內部的三相逆變器逆變成U/V/W的交流電，供給電動(dòng)機，驅動(dòng)器同樣采用三閉環(huán)控制結構（電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)），驅動(dòng)控制原理同上。

交流伺服電機驅動(dòng)器：大體可以劃分為功能比較獨立的功率板和控制板兩個(gè)模塊，控制板通過(guò)相應的算法輸出PWM信號，作為驅動(dòng)電路的驅動(dòng)信號，來(lái)改逆變器的輸出功率，以達到控制三相永磁式同步交流伺服電機的目的。 

功率驅動(dòng)單元首先通過(guò)三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應的直流電。經(jīng)過(guò)整流好的三相電或市電，再通過(guò)三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來(lái)驅動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機，簡(jiǎn)單的說(shuō)是AC-DC-AC的變流過(guò)程。 控制單元是整個(gè)交流伺服系統的核心,實(shí)現系統位置控制、速度控制、轉矩和電流控制。

伺服電機與步進(jìn)電機的性能比較 

控制精度：步進(jìn)電機的相數和拍數越多，它的精確度就越高，伺服電機取塊于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高； 

低頻特性：步進(jìn)電機在低速時(shí)易出現低頻振動(dòng)現象，當它工作在低速時(shí)一般采用阻尼技術(shù)或細分技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現象，伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時(shí)也不會(huì )出現振動(dòng)現象； 

矩頻特性：步進(jìn)電機輸出力矩隨轉速的升高而下降，高速時(shí)會(huì )急劇下降，伺服電機在額定轉速內為恒力矩輸出，在額定轉速上為恒功率輸出；

過(guò)載能力：步進(jìn)電機不具備過(guò)載能力，伺服電機有較強的過(guò)載能力； 

運行性能：步進(jìn)電機的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負載過(guò)大易丟步或堵轉的現象，停止時(shí)轉速過(guò)高易出現過(guò)沖現象，交流伺服驅動(dòng)系統為閉環(huán)控制，驅動(dòng)器可直接對電機編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內部構成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì )出現步進(jìn)電機的丟步或過(guò)沖的現象，控制性能更為可靠；

速度響應性能：步進(jìn)電機從靜止加速到工作轉速需要上百毫秒，而交流伺服系統的加速性能較好，一般只需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。

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