1.1.2  异步电机

电机系统承担着大部分的工业用电。美国能源部统计，电机系统用电量占美国工业总用电量的70%，为其全部用电量的50%；欧盟统计，电机系统用电量占整个工业总用电量的69%，为其总用电量的42%；我国统计得，电机系统用电量占我国工业总用电量的66.7%，约为全国总用电量的60% [1]。我国估计，若通用电机的效率提高3%,则每年可节约电能约160亿 ，相当于我国2003年总发电量的1%，可节省3座100万千瓦电站的投资建设，同时相应每年可减少362万吨 的排放[2]。通过这些数据可以知道，采用先进的控制系统能够实现电机的节能化。因此，对电机控制的研究越来越受到大家的欢迎。

过去，在实际生产中，直流调速占据着调速领域无法撼动的地位。以当时的技术水平，直流电机能够达到非常好的调速性能。时代在进步，对电机的性能需求愈来愈高。然而，直流电机调速的不足却变得日益明显。与此同时，电力电子、微处理器与数字控制、脉宽调制(PWM)等技术的发展，使得交流调速技术有了明显的进展。交流电机调速系统因其结构简单、坚固耐用、惯量小、动态响应好、效率高、经济可靠、适应环境广、易于维护、易于向高压大容量发展等优点而逐步取代直流调速系统，在传动领域占据了主导地位[3]。

三相异步电机以其低廉的价格、简单的构造，在工业中拥有举足轻重的地位；但是,其自身也有许多的缺点，随着时代的发展，原始的工作方式已经不能满足现代工业的需求[4]。随着社会发展对智能化水平提升的要求出现，大量传统开关控制的三相异步电机需要进行调速控制改造。变频技术在现代社会中对于节约电力的使用、保护生态环境、改善工业生产的过程、增强生产的效率和拓宽产品的使用环境以及突破技术瓶颈，产生技术的飞跃式发展有着至关重要的作用[5]。以上所讲均促使了交流变频调速系统的出现和巨大进步。

1.2  交流变频调速技术的历史及现况

1.2.1  电力电子的发展

1.2.2  MCU与数字技术的发展

1.2.3  脉冲宽度调制(PWM)技术的发展

1.2.4  交流变频调速的现况

1.3  本论文的主要内容

本轮文主要内容是基于STM32的三相异步电机SVPWM矢量控制系统的调速研究。论文从电压矢量控制的基本原理出发，使用ARM公司生产的STM32F103C8T6单片机为主控芯片，构造了异步电机双闭环矢量控制系统。论文的结构安排如下：

第一章：绪论。阐明了项目研究背景和意义，交流变频调速的进步与现况。

第二章：异步电机VC系统的研究。介绍了异步电机的坐标变换、数学模型以及SVPWM的相关理论，并确定了VC方案。

第三章：异步电机VC系统的实现。给出了异步电机VC系统的系统框图和模糊PID的相关介绍。

第四章：异步电机VC系统的硬件设计。完成了系统所需的硬件电路设计。

第五章：异步电机VC系统的软件设计。完成了系统所需的软件设计和流程图。并且介绍了看门狗电路。

第六章：异步电机VC系统的验证。采用Simulink对各个模块进行建模、封装和组合，然后对VC系统进行仿真。并且在条件允许范围内，构建了简单的实验装置用来检验。

最后：结论。对本文做了概括性的总结，并提出了本系统需要改善的地方。

2  异步电机VC系统的研究

2.1  VC基本原理

VC技术出现之前，基本采用数学模型对AC电机进行控制。但通过这种方法控制电机，很难达到我们预期的调速效果。绪论中已经说明，德国学者F.Blaschke于1971年提出了VC思想。其基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的[27]。