變頻器同步控制

「變頻器同步控制（Inverter Synchronization Control）」，是一個在多馬達系統、輸送線、電梯群控、工業協同驅動等領域非常重要的主題。
以下我幫你整理出完整的概念、控制方式、應用場景與實務重點。

⚙️ 一、什麼是變頻器同步控制？

變頻器同步控制是指 多台變頻器（或多台馬達）之間 的 轉速、相位或轉矩保持一致或依比例協同運轉 的控制方式。

📘 目的：

  • 讓多台馬達運轉速度、位置或轉矩保持同步

  • 避免拉扯、張力不均、振動等現象

  • 提高整體系統穩定性與產品品質

🧠 二、同步控制的主要方式

控制方式 原理 特點 適用範圍
主從控制（Master-Slave Control） 一台主變頻器輸出頻率或速度信號，其他變頻器跟隨 架構簡單 傳送帶、雙馬達軸同步
脈衝同步（Pulse Synchronization） 主機輸出脈衝/編碼器信號，從機以此為基準 精度高 伺服與定位系統
通訊同步（Communication Synchronization） 透過工業通訊（如 Modbus、CANopen、EtherCAT）傳輸同步命令 可多軸協同、延遲小 工業自動化、高速同步系統
矢量同步（Vector Synchronization） 向量控制（FOC）結合同步運算，使多台馬達磁場方向一致 精密同步轉矩控制 高階驅動、起重機、造紙機
相位同步（Phase Lock Control） 比較主從輸出波形相位差，透過PI控制保持相位同步 精密速度同步 印刷機、紡織機

🔩 三、主從變頻器同步控制架構（常見）


 
🟢 關鍵特點：

  • 主變頻器提供基準信號（頻率、速度或位置）。

  • 從變頻器依設定比例或相位跟隨。

  • 可透過通訊（如 RS485 / EtherCAT）或類比信號傳輸。

🧩 四、常見同步控制應用

應用場景 同步目標 控制方式 說明
輸送帶雙驅系統 速度同步 主從控制 防止皮帶拉扯或打滑
印刷機、紡織機 相位同步 通訊+相位鎖定 確保圖案對位精準
起重機雙卷筒控制 速度與張力同步 矢量控制+通訊同步 保持鋼索張力一致
造紙機、鋼板卷取 轉矩同步 通訊同步（CANopen/EtherCAT） 穩定張力與厚度
電梯雙驅動系統 速度與位置同步 向量控制+編碼器回授 運行平順、安全可靠

⚡ 五、通訊型同步控制（EtherCAT / CANopen）

現代高階變頻器多使用通訊總線同步（尤其是 EtherCAT、PROFINET、CANopen）。

優點：

  • 高速資料交換（μs 級）

  • 同步誤差可小於 1ms

  • 支援多軸控制與實時協調

  • 無需額外類比線路（抗干擾）

例：

PLC 透過 EtherCAT 分配 速度指令與同步時基信號，確保多軸動作同時啟動與停止。

🧰 六、實務設定要點

  1. 選擇支援同步功能的變頻器

    • 如FUJI MEGA、Yaskawa GA700  等。

  2. 確定同步基準信號來源

    • 主變頻器、PLC、或外部編碼器。

  3. 通訊設定一致

    • 頻率命令、更新週期、同步觸發信號需一致。

  4. 啟動順序設計

    • 一般先啟主機 → 從機延遲啟動。

  5. 回授信號處理

    • 若用編碼器同步，確保訊號極性、解析度一致。

  6. 比例與相位調整

    • 若需主從不同速度，可設同步比例（如 1:2 或 3:1）。

📊 七、同步控制的效益

項目 傳統獨立控制 同步控制
運轉一致性 易產生速度差 精確同步
張力控制 難以穩定 自動平衡
能源利用 分散、浪費 整體協調、節能
系統壽命 機械衝擊大 平順運轉、壽命長
維護成本 高 降低維護頻率

✅ 八、總結

🔹 變頻器同步控制的核心價值：

  • 多軸協同運動

  • 精準速度/相位控制

  • 穩定生產與節能

🔹 主流技術方向：

  • 向量控制 + 通訊同步（EtherCAT / CANopen）

  • 高速回授系統（編碼器/Resolver）

  • 數位主從架構（Master-Slave Bus）

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