基于给定幅值和相位的电压空间矢量PWM控制技术的分析和建模(2)

机电能量变换行驶中最重要的技术之一便是电气传动这门技术。电气传动技术在当今社会中被广泛应用着,其中很多机械系统均有调速的要求:如工厂中好


机电能量变换行驶中最重要的技术之一便是电气传动这门技术。电气传动技术在当今社会中被广泛应用着,其中很多机械系统均有调速的要求:如工厂中好多的设备,但是在现在社会中从节约能源的角度来看,任何的机械设备都需要节能减排,减少损耗,为了达到这种效果,调速系统也是必不可少的,这样的话,调速系统的应用范围就会变得更加广泛,这也演变出了各式各样的电气传动调速系统。电气出动系统分类可包括恒速的电气传动和变速的电气传动。还有一种分类的方式按直流和交流分类,原动机是直流,那么直流电气传动系统,原动机是交流,这么称之为交流电气传动系统。直流传动系统方式从上世纪八十年代左右由于直流电机的调速方式较交流而言比较简单,改变一下电枢电压或者励磁电流,这样就会形成大范围调速,所以在当时直流传动的方式便是最主要的电气传动方式。

我们知道磁通不变,电机的电磁转矩和电流为正比的关系,这样才会使得电机的转矩便于控制、转矩的调节性能和控制性能能能更加做好并且做到理想化的目标。但是,直流电气传动系统的硬度是不够的,再后来社会继续所需的大容量步伐中,直流电气传动系统无法实现这种容量,而且直流电气传动系统的弊端越来越多,结构的不适合以及某些机械设计的复杂,导致直流电气传动系统无法继续在传动系统的领域站稳脚步,尤其它易产生火花,爆炸方面的防爆方面工作做得不够好;除此之外,电机中会有好多的我们所了解的小问题,比如说电刷摩擦,定转子磁场磁力影响等等,都会影响电机转速的稳定性,这些问题都需要我们去检查修理,这么好多的问题便会导致直流电气传动原来越落伍,不理想。

直流电气传动系统由于交流鼠笼型电机的产生才被打破了,1885年鼠笼型交流电机问世,使得人类在电气传动方向上开辟了一个崭新的时代,我们来看看鼠笼型电机的特点:鼠笼型交流电机的结构简单,运转稳定,惯量也很小,恶劣环境下也能适应,这些优点使异步电机在工业,农业,制造业以及电厂好多领域有了更好的应用和上升的空间。即便如此,由于它的调速范围还是没有直流的广,稳定性也不是如同理想中那么稳定,静差性、平滑性还是无法与直流调速系统相比较,所以交流电机的调速还是一如既往地困难,由于很多问题,只能保证这些交流调速的电机均已恒定的速度运行。

根据一些资料可知,早在1830年左右,西方国家就已经着手研究各种交流电机的调速系统,我们现在学到的知道最早是通过转子串电阻来进行调速,之后又到了交流电机鼠笼型电机变极调速。随着工业技术的发展,一直到50年代左右的时候异步电机的定子串电阻变味了串饱和电阻和电抗器的调速方式。我们目前所知的电机变极调速只能实现两三中的变极调速,在当时,两三种调速已经是比较好的调速能力,在工业不发达的时候,工艺有所限制,电机内部的结构还没有达到理想的结构,想要做到连续的变极调速需要更高的技术工以来支撑,在调速范围也需要更加顶尖的科学家以及学着来计算和分析,所以说在当时都是无法实现的艰巨任务。后来演变到从定子的角度出发,改变钉子的电压,或者通过改变定子绕组的阻抗,后来到调节励磁电流来通过该变转差率,到了这个时候,电机的工艺技术已经有了相当大的提升。但是问题总是随着时间接踵而至,电机中转差率会随着电机的损耗而逐渐的发生改变,长此以往,电机的效率必然会降低,电机的效率一旦降低,那么电机的调速必然会不准确,者从一定的角度会影响电机转速,从而发生很危险的事故,这样对今后的电机的发展,调速技术的进步也是很大的绊脚石,在调速技术层面上来讲,那么它的调速范围必然会产生很大的误差,不仅如此,这种恶化的情况也会使调速领域的专家对之前很多实用性理论产生怀疑,而获得一个新的理论认可,是需要花费很大的精力和实验来完成,这在电力电机史上也是很大的麻烦。随着科技的发展,到了60年代左右半导体开始问世,同时大功率的半导体电机也来了,这种大功率半导体电力电子器件有很多优点,他的的体积轻盈小巧但是比较坚固耐用,造价低廉,性能也不输于其他的电力电子器件,通过半导体体可以连续的改变电源频率,因此能够完成交流MACHINE的无极调速,从而促进了交流电机调速技术新的领域的开拓与飞跃。当开始出现新的控制理论时,集成电路的发展便开辟了一个新的时代,无论是自控还神经网络控制,都开始与时俱进,电力电子器件的新花样也开始层出不穷,这些方面的表现,都可以看出电机电力拖动的领域的庞大潮流,新的技术越来越多,交流调速已经人人皆知,智能实用已经成为人民心中最高的要求品质,那么交流调速从这一点出发,便开始急速响应社会的需求和号召,开始了新的变革,串级调速,无极调速,变频调速,矢量控制调速等很多新的调速方式出现在人民的生活之中,而且调速的技术越来越熟练和完善,调速范围越越来越精确。矢量控制思想夜景入了电机专家心中。转矩控制的应用也推动了调速技术的发展,动态响应,稳定的精度实现在调速不可缺少的要求。