第1章 绪论

1.1 交流电机控制系统发展基础

自1917年以来，中国的电机生产已有百年历史。目前，得益于完整的电机行业体系，我国已成为世界电机制造强国，尤其是中小型电机的生产制造基地。按照供电方式，电机可分为直流电机和交流电机两大类。直流电机具有调速性能好、起动转矩大等优点，自20世纪60年代诞生以来发展迅速，在各类调速领域广泛应用。但直流电机采用机械换向装置，导致直流电机控制系统存在以下问题：

1）换向片和电刷之间产生的换向火花，造成了直流电机换向装置的电腐蚀，危害了周围用电设备，也限制了直流电机控制系统在易燃、易爆和多粉尘或多腐蚀性气体场合的应用；

2）换向片和电刷之间滑动接触所造成的电弧磨损和机械磨损，导致直流电机工作寿命缩短、故障增多、维护工作量增大；

3）为使直流电机机械换向装置能够可靠工作，一般需增大机械换向装置外径，这增大了直流电机体积和转动惯量，降低了响应速度；

4）机械换向装置的换向电压、换向电流及换向片和电刷之间滑动接触速度存在极限容许值，这限制了直流电机在大容量和高转速等调速领域的应用。

机械换向装置的存在，限制了直流电机控制系统的进一步发展。多年来，研究者尝试寻求以交流电机控制系统取代直流电机控制系统，以满足高性能、大容量、高转速和高可靠控制应用需求。随着交流电机设计技术、电力电子技术、计算机技术和信号检测与调理技术的快速发展，交流电机控制系统存在的控制复杂、调速性能差等问题取得了重大突破。交流电机控制性能日益提高，系统成本逐渐降低，交流电机控制系统逐渐取代直流电机控制系统已成定局。交流电机控制系统主要由交流电机、功率变换装置、控制器和信号检测与调理等单元组成，结构如图1-1所示，以下分别介绍各组成单元。

图1-1 交流电机控制系统