交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展歷程
發(fā)布時(shí)間：2019-08-02 15:32:01來(lái)源：
直流電氣傳動(dòng)和交流傳動(dòng)在19世紀(jì)先后誕生。這兩種方式共存于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，相互競(jìng)爭(zhēng)，相互促進(jìn)。
由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程可知，直流電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩可獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而具有良好的調(diào)速性能；而交流電動(dòng)機(jī)是一個(gè)非線性、多變量的控制對(duì)象，其磁鏈和轉(zhuǎn)矩之間存在耦合，使得交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速成為一個(gè)難題。因此，20世紀(jì)80年代以前，高性能可調(diào)速傳動(dòng)都采用直流電動(dòng)機(jī)；向交流電動(dòng)機(jī)用于電氣傳動(dòng)中的不變速傳動(dòng)。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，直流傳動(dòng)調(diào)速在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)首位。但是，由于直流電動(dòng)機(jī)具有電刷和換向器，因而存在運(yùn)行維護(hù)工作量大、機(jī)械換向困難和直流電動(dòng)機(jī)的單機(jī)容量、轉(zhuǎn)速的提高及使用環(huán)境都受到限制等缺點(diǎn)。因此，直流傳動(dòng)很難向高速和大容量方向發(fā)展。從而，對(duì)交流傳動(dòng)提出了迫切的要求。
隨著各種高性能電力電子元器件產(chǎn)品的出現(xiàn)、電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速進(jìn)步，交流傳動(dòng)調(diào)速獲得了飛速的發(fā)展。
目前，可以控制導(dǎo)通和關(guān)斷的全控型器件已經(jīng)替代了只能觸發(fā)導(dǎo)通不能控制關(guān)斷的半控型器件；功率集成電路(Power Intergrated Circuit，PIC)在交流調(diào)速中已被大量采用，新一代的器件推動(dòng)了新一代交流調(diào)速裝置的推廣和應(yīng)用。
與此同時(shí)，交流電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)也得到了突破性進(jìn)展，1971年德國(guó)西門子公司F.Blasschke提出了矢量控制技術(shù)。矢量控制模擬直流電動(dòng)機(jī)的控制特點(diǎn)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)坐標(biāo)變換，把交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分解成磁場(chǎng)電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量，并分別控制磁通和轉(zhuǎn)矩，從而使交流電動(dòng)機(jī)獲得和直流電動(dòng)機(jī)一樣的高動(dòng)態(tài)性能。1985年德國(guó)魯爾大學(xué)M.Depenbrock提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，1987年又把該理論推廣到弱磁調(diào)速范圍。其思路是把電動(dòng)機(jī)與逆變器看作一個(gè)整體，采用空間電壓矢量分析方法在定子坐標(biāo)系進(jìn)行磁通、轉(zhuǎn)矩計(jì)算，通過(guò)磁通跟蹤型PWM逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)直接控制轉(zhuǎn)矩。直接控制轉(zhuǎn)矩去掉了矢量變換的復(fù)雜計(jì)算，便于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，是一種具有較高動(dòng)、靜態(tài)性能的交流調(diào)速方法。
在交流傳動(dòng)中成功地應(yīng)用了現(xiàn)代控制理論和智能控制理論，如比較優(yōu)控制、魯棒控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、基于微分幾何方法的反饋線性化控制、非線性自適應(yīng)控制、基于李亞普諾夫控制的方法、基于無(wú)源型控制的方法、模糊控制、專家控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，企業(yè)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
微處理器的發(fā)展促進(jìn)了控制系統(tǒng)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)，簡(jiǎn)化了硬件，降低了成本，提高了控制精度，拓寬了交流調(diào)速的應(yīng)用領(lǐng)域。
隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及交流調(diào)速應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，交流調(diào)速在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中越來(lái)越占有重要地位，高性能交流調(diào)速系統(tǒng)已取代直流調(diào)速系統(tǒng)。