文 献 综 述

一．课题的背景与意义

在20世纪的大部分年代里，鉴于直流传动具有优越的调速性能，高性能可调速转动都采用直流电动机(以下均简称为直流电机)，而约占电气传动总量加％的不变速传动贝IJ采用交流电动机(以下均简称为交流电机)，这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局．交流调速系统虽然早已有多种方案问世，并已获得一些实际应用的领域，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌．直到本世纪70年代初叶，席卷世界先进工业国家的石油危机迫使他们投入大量人力和财力去研究高效节能的交流调速系统，交流调速系统主要沿着下述三个方向发展和应用：

1.一般性能的节能调速在过去大量的所谓不变速交流传动中，风机、水泵等机械总容量几乎缸业电气传动总容量的一半，其中有不少场合并不是不需要调速，只是因为过去交流电机本身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，许多电能因而白白地浪费掉了．如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上地能量节省下来，每台风机、水泵平均约可节能20％，效果很是可观的．

2.高性能交流调速系统许多在工艺上就需要调速的生产机械，过去多用直流传动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、转动惯量小、效率高，如果改成交流调速传动，显然能够带来不少的效益．但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样直接通过电流施行灵活的即时控制．70年代初发明了矢量控制技术(或称磁场定向控制技术)．通过坐标交换，把交流电机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，用来分别控制磁通和转矩，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的发展．其后，又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，形成了一系列在性能上可以和直流调速系统媲美的高性能交流调速系统．

3.特大容量、极高转速的交流调速直流电机换向器的换向能力限制了它的容量和转速，其极限容量与转速的乘积约为106KW．r/min，超过这一数值时，直流电机的设计与制造就非常困难了．交流电机则不受这个限制，因此，特大容量的转动，如厚板轧杌、矿井卷扬机等和极高转速的转动，如高速磨头、离心机等都以采用交流调速为宣.

二．国内外研究现状及发展前景

1.国内外的研究现状

矢量控制理论是由美国和德国的科学家在二十世纪七十年分别提出的理论，经过半个世纪的补充和完善，使得矢量控制技术在工农业各种生产应用中逐渐突出。

交流电机矢量控制技术就是建立电机可靠的数学模型，把定子电流矢量分解为转矩电流矢量和励磁电流矢量，分别控制其方向和大小，使其合成变频器的可控有效信号。此技术是建立在直流调速系统深入研究基础上的仿直流调速系统，它实现了交流电机的直流化控制，进而极大地提高了交流调速系统的高效性、稳定性和易操作性。异步电机矢量控制系统的基本思想是通过对变频器参数的控制信号的分析控制，实现对电磁转矩的有效控制，使得异步电机调速系统获得和直流调速系统相似的控制方法及控制效果。具体原理如下：首先将电流的坐标变换，将定子上的三相对称电流、、通过坐标变换到同步旋转坐标系d-q坐标系下两相直流电流（同步旋转坐标系下，始终保持d-q坐标系中d轴与转子磁场方向一致），即通过数学变换将三相交流电机的电子电流分解为两个分量：产生旋转磁动势的励磁分量和产生电磁转矩分量，然后以控制电流电机的方式分别对磁场和转矩进行单独控制，再经过变换方式把控制的结果转换成随时间变化的瞬间变量，所以系统控制频率特性好、控制精度高、转矩动态响应速度快。