1.3 交流电机控制系统应用领域和发展趋势

1.3.1 交流电机控制系统应用领域

交流电机控制系统具有优良的调速性能，在电动交通工具、伺服系统和家用电器等领域应用广泛。

1.电动交通工具中的应用

随着国家2030碳达峰和2060年碳中和战略目标的提出，发展电动汽车和电动船舶等电动交通工具如今受到国际上的极大关注。相较于普通燃油交通工具，电动交通工具具有无污染、低噪声和高效率等优点。在电动汽车控制系统中，异步电机和永磁交流电机驱动系统均有较多应用。在电动汽车发展前期，异步电机控制系统是电动汽车控制系统的主流产品，如Tesla公司的Model S和Model X，BMW公司的X5，Renault公司的Kangoo等。但异步电机存在效率和功率密度偏低等不足，制约了异步电机控制系统的进一步发展。由于永磁交流电机的高效率、高功率密度和强过载能力等特性，已成为电动汽车驱动电机的主要选择，如Toyota公司的Prius系列，Nissan公司的Tino，Honda公司的Insight及比亚迪公司的E6等。目前，电动船舶的应用还不普遍，但船舶电动化是重要的发展方向，也是船舶行业实现节能减排和转型升级的重要路径，尤其是我国发展电动船舶，还具有得天独厚的技术和产业优势。尽管我国在电动船舶领域已经取得较大进展，但船舶电动化仍有众多技术难关需要攻克。

2.伺服系统中的应用

伺服系统要求伺服执行机构定位精度高，响应速度快，并且速度运行范围较大。由于交流电机控制系统不仅具有直流电机控制系统的调速性能，还具有体积小、重量轻、转动惯量小、动态响应快、低速大转矩及稳定性和可靠性好等特点，在数控机床和轧钢机等伺服系统受到极大关注。数控机床通常在较低的速度下对被加工零件进行切削，交流电机控制系统的低速大转矩特性可防止伺服执行机构出现低速爬行现象。同时，数控机床伺服系统要具有较强的抗干扰能力，以保证刀具切削速度均匀、平稳。在轧钢机应用中，轧钢机伺服系统的控制性能直接影响加工产品的质量。

3.家用电器中的应用

随着人们生活水平的不断提高和节能意识的增强，对家用电器性能要求不断提高。20世纪70年代，随着交流电机变压变频控制技术的出现，家用电器如空调、电冰箱和洗衣机等开始逐步变频化。20世纪90年代后期，家用电器主要瞄准高速高出力、控制性能好、型小重量轻、大容量、长寿命、安全可靠、静音、省电等性能。电冰箱采用变频制冷后，压缩机始终运行在低速状态，可降低压缩机运行引起的噪声，节能效果明显。空调器使用变频技术后，压缩机不需要在断续状态下运行就可实现冷、暖控制，达到降低电力消耗，消除由于温度波动而引起的不适感。近年来，新式空调器采用永磁交流电机实现变频调速，其节能效果较异步电机变频调速提高10%～15%。

此外，交流电机控制系统在大容量、高转速以及要求防火和防爆的应用领域均有广阔的应用前景。