有了变频器，就可以调节电动机电源的电压和频率，从而可以调速。变频器的控制方式有V/f，VC，SLVC，DTC等。其中V/f，SLVC控制都不需要编码器，是开环的。开环控制不能保证速度的稳定和精确，所以它只适用于调速精度不高的场合，比如风机、水泵、传送带等。VC和DTC是闭环控制方式，速度和转矩都可以达到很高的精度。

要进行闭环控制，必须使用一个速度测量装置，以前有测速机，现在有编码器。编码器安装于电机轴上，电机旋转时，编码器会输出随转速而变化的信号，传送给变频器的控制单元。编码器的精度，直接影响了控制的精度。对于高精度定位的场合，使用分辨率低的编码器是不能满足控制要求的。

    编码器一般使用5VDC或24VDC电源供电，输出脉冲、正余弦、或数据信号。

    1.脉冲信号

    脉冲信号是速度控制场合常用的类型，分HTL电平和TTL电平两种，有个关键参数是每转脉冲数，比如每转输出2048个脉冲。脉冲信号是平顶的，有个很小的死区，正因为这个死区的存在，也限制了脉冲信号编码器的精度。这种脉冲信号的编码器一般有两个脉冲通道，正向旋转时，A通道信号领先B通道90度相位，反向时，A落后于B。这样可以通过编码器的信号知道电机的旋转方向。另外，有些编码器还有零脉冲，是用于信号校准的，电机每旋转一圈就会输出一个窄脉冲，也可能是别的脉冲形式。编码器信号是高速脉冲信号，如果信号接收装置在计数时有偏差，比如一圈编码器发出2048个脉冲，而信号接收装置只采集到了2047个，时间长了会有累积误差。有了零脉冲，每一转都会纠正计数值，当然如果接收装置采集到3000个脉冲时，仍然没收到零脉冲，就应该有相应的故障信息报出来。总之，带零脉冲以后，编码器信号的监视功能会增加很多，提高了系统可用性。

    电机在3000rpm旋转时，分辨率2048的编码器每分钟有3000*2048＝6144000个脉冲输出，这个脉冲频率是很高的，所以编码器信号需要有专门的高速计数通道来读取，向外输出速度值或位置值，如果想直接读取脉冲信号是不可能的，要捕捉编码器的零脉冲也是很困难的，这个脉冲出现的太快了，一般不会把这个信号引入上游控制系统。

在实际应用当中，对于调节速度、张力、转矩的场合，使用HTL/TTL编码器是比较合适的，这在使用三相异步鼠笼电机的生产线上是十分常见的。

    2.正余弦信号

    输出正余弦信号的编码器与脉冲信号的类似，电机每转一圈就输出比如2048个正弦波。A相为正弦信号，B相为余弦信号，零脉冲是脉冲信号。每个周期的HTL/TTL脉冲信号只有两个电平，或高或低，这就是前面讲到的死区，而正弦波信号在整个周期内是各不相同的，通过接收装置对这个正弦信号进行细分，可以得到更高的精度，正弦波的峰峰值一般在1V~1.2V之间，比如在编码器上会有1Vpp的标记。比如一个脉冲数为2048的正余弦编码器，每个正弦波细分2048份，那么电机每转一圈可以有2048*2048＝4194304个脉冲，比HTL/TTL编码器的精度高得多，所以常用于高精度定位的场合。

    说到定位，即位置控制，伺服控制，运动控制场合，最常用的电机类型是三相永磁同步电机，与异步电机不同的是，同步电机在运行前需要知道转子的磁极位置，而最好通过编码器就能直接得到转子的磁极位置，不然就要加霍尔元件来识别磁极位置。磁极位置的识别是另一个话题了。

    当将正余弦编码器与同步电机配合使用时，还需要一路信号为记录磁极位置。在西门子的产品中有一种称为带C/D Track的正余弦编码器，这个C/D Track每转一圈输出一个正弦波信号，在识别出电机磁极位置时，系统会记录C/D Track和磁极位置的相位差并永久保存，这样根据C/D Track的电压就可以得到电机转子的磁极位置。

    正余弦信号也有的带有零脉冲，这与HTL/TTL脉冲编码器的零脉冲功能是类似的。

    3.旋转变压器

    旋转变压器Resolver也是一种常用的编码器，简称旋变。旋变每转输出一个或几个正余弦信号，这取决于它的极对数。比如极对数为1对的旋变每转输出一个正余弦信号，这与正余弦编码器的C/D Track是一样的。可以看出Resolver本身的精度是比较低的，但旋变有一个好处，那就是可以用于环境恶劣的场合，比如机械振动大的场合。

    4.数据信号

    以上讲到的编码器都是使用物理信号来反映转速的，是增量型编码器。如果要在断电时也记录电机转子的位置，就需要使用绝对值编码器。绝对值编码器发出的是数据信号，常用的接口有SSI、EnDAT、HyperFace（西门子不支持）等，传输的信号是有实际意义的数据。由于绝对值编码器在断电时仍然能记录电机位置，所以常用于定位的场合，当它配合永磁同步电机使用时，也不需要C/D Track了。

    5.编码器接口

    对于西门子驱动器SINAMICS S120系列，针对不同的编码器有不同的接口模块SMC，SMC是Sensor Module Cabinet的缩写，意为柜内安装的传感器模块，其防护等级为IP20，另外还有SME，是Sensor Module External的缩写，意为外部安装的传感器模块，其防护等级为IP65：

SMx10：旋变

SMx2x：正余弦，SSI，Endat

SMx30：HTL/TTL，SSI