下载文档原格式
电机转速控制的历史背景及现状1电机调速分类 (1)2 电机调速方法介绍 (3)1电机调速分类人类社会发展的历史进程中，能源永远是人类赖以生存的物质基础，科学技术的进步更是和能源的获取变换利用紧密联系在一起。
由于电能的生产和利用更涉及机械能与电能两种形态能量之间的转换，电机作为机电能量转换的设备所处位置关键，使得电机技术的发展直接关系到能源的有效变换和利用，能源的开发和节。
现代工业生产中有两种情况需要实现电机的速度控制：（1）满足运动及生产工艺要求。
如对于电动车辆则要求低速恒转矩，高速恒功率；对于电梯机床纺织造纸等传动，特别是轧钢设备则要求正转反转电动制动四象限运行。
这是高性能调速技术的应用场合。
（2）实现调速节能。
主要针对拖动风机水泵的电机，过去电机恒速运行，依靠挡板或阀门调节风量或流量，致使大量能量耗费在挡板阀门上。
采用调节速度方式调节流量时，电机输入功率大大减少，产生高达20%-30%的节能效果。
这是一般性能调速技术的重要应用场合。
按照电机类型的不同，电机的速度控制可区分为直流调速和交流调速。
直流调速即对直流电动机的速度控制。
由于直流电动机中产生转矩的两个要素-电枢电流和励磁磁通相互间没有耦合，并可通过相应电流分别控制，因此直流电动机调速时易获得良好的控制性能及快速的动态响应，在变速传动领域中过去一直占据主导地位。
然而由于直流电机需要设置机械换向器和电刷，是的直流调速存在固有的结构性缺陷：机械换向器结构复杂，成本增加，同时机械强度低，电刷容易磨损，需要经常维护，影响运行可靠性。
由于运行中电刷易产生火花，限制了使用场合，不能用于化工矿山炼油厂等有粉尘腐蚀易燃易爆物质或气体的恶劣环境。
由于存在换向问题，难于制造大容量高转速及高电压直流电机，其极限容量与转速乘积被限制在1000000kw.r/min，使得目前3000r/min左右的高速直流电动机。
最大容量只能达（400-500）kw；低速直流电动机也只能到几千千瓦，远远不能适应现代工业生产向高速大容量化发展的需要。
电机控制器发展现状及趋势电机控制器是一种用于控制电机运行的设备，它可以调节电机的速度、方向和扭矩等参数，从而实现对电机的精确控制。
电机控制器的发展现状和趋势可以从以下几个方面进行探讨：1. 技术创新：随着科技的不断进步，电机控制器也在不断地进行技术创新。
目前，电机控制器正朝着更加智能化、数字化、集成化的方向发展。
例如，一些新型的电机控制器采用了先进的控制算法和传感器技术，可以实现对电机的实时监测和精确控制，提高了电机的运行效率和稳定性。
2. 行业应用拓展：电机控制器作为一种重要的工业自动化控制设备，其应用领域也在不断拓展。
目前，电机控制器已经广泛应用于汽车、电力、化工、纺织、机械制造等众多领域。
随着新能源、智能制造等新兴产业的快速发展，电机控制器在未来的应用前景将更加广阔。
3. 环保节能趋势：随着全球环境问题的日益严重，电机控制器也在朝着更加环保节能的方向发展。
例如，一些新型的电机控制器采用了永磁同步电机技术，可以有效地提高电机的效率和节能效果。
此外，一些电机控制器还采用了软启动技术，可以减小电机启动时的电流冲击和热量损失，进一步降低能耗和延长电机寿命。
4. 市场竞争加剧：随着电机控制器市场的不断扩大，市场竞争也日益加剧。
目前，国内外许多企业都在积极布局电机控制器领域，通过技术创新、降低成本等手段不断提升自身竞争力。
未来，电机控制器企业之间的竞争将更加激烈，市场格局也将发生变化。
总之，电机控制器作为一种重要的工业自动化控制设备，其发展现状和趋势与科技、环保、市场等多方面因素密切相关。
未来，随着科技的不断发展和社会环境的变化，电机控制器将会迎来更加广阔的发展空间和机遇。
电机调速技术的历史与现状分析20 世纪的大多数时期为直流传动调速和交流传动恒速阶段，直至20 世纪末，交直流传动按调速分工的格局才被打破，主要原因是直流电机换向器受容量限制(极限容量与转速乘积应小于106 kW/ r·min - 1) ，为此，世界先进国家投入了大量的人力和财力去研究高效节能的交流调速系统，并取得了极大成功。
由交流异步电动机原理可知：从定子传入转子的电磁功率Pe = Pm + Ps ，即为机械功率和转差功率。
根据转差功率消耗情况，目前异步电动机调速系统的基本类型可分为3 类。
1.1 转差功率消耗型调速系统该调速系统主要通过降低电压调速、电磁转差离合器调速和转子绕阻串电阻调速。
主要通过增加转差功率的消耗来换取转速的降低，因而效率较低。
1.2 转差功率回馈型调速系统该调速方法使转差功率的一部分消耗掉，而大部分则通过变流装置回馈给电网或转为机械能。
主要采用转子绕阻串级调速，但新增变流装置后会消耗一定的功率。
1.3 转差功率不变型调速系统该调速系统的转差功率消耗基本保持不变，如改变磁极对数进行调速等. 由于转差功率消耗基本不变，因此，效率最高. 但改变磁极对数只能进行有级调速，而应用场合有限。
最理想的交流调速应采用无级变频调速。
保持每极磁通量为额定值，既可防止磁通太弱，没有充分利用铁心造成的浪费，又可防止过分增大磁通使铁心饱和、导致励磁电流过大而损坏电机的现象，根据电机学理论要保持Φm 不变，且 E 接近电动机电源电压，可近似要求V/ f = 常数，这就能满足Φm 不变。
我们将此称为恒压频比控制，也称变压变频控制，即VVVF 型(Variable Voltage Variable Frequency) 。
由于传统的逆变环节采用相控方式，调压、调频两极可控，造成电路复杂、成本高、功率因数低、输出谐波分量大；采用SPWM 后，用不控整流，输入端功率因数不变，调压、调频在同一环节完成，可以较好地抑制和减少输出谐波，使输出波形接近正弦波，这是当前变频装置中较为理想的结构形式，见图2。
电机调速调研报告电机调速是指通过控制电机的转速来实现对电机运行过程的调节，广泛应用于工业生产和日常生活中。
本文将进行电机调速调研，以了解当前电机调速技术的发展状况和应用情况。
电机调速技术是工业自动化领域的重要研究内容之一，随着现代工业生产的发展，对电机调速技术的要求越来越高。
电机调速技术主要是通过改变电机的电源电压和频率，或者通过改变电机的电磁极数、电阻、磁场等方式，来改变电机的转速。
目前，常用的电机调速技术包括电阻调速、变频调速、矢量控制调速等。
在电阻调速技术中，通过改变电路中的电阻来调节电机的转速。
这种调速方式简单、成本低，适用于一些简单的工况。
但是由于电阻调速无法实现无级调速，调速范围有限，在实际应用中逐渐被其他调速技术所取代。
变频调速技术是目前应用最广泛的电机调速技术之一。
变频技术通过改变电源频率，从而改变电机的转速。
与电阻调速相比，变频调速可以实现无级调速，调速范围广，适用于各种复杂的工况。
目前，变频调速已广泛应用于风机、水泵、压缩机等设备中。
矢量控制调速技术是一种高级的电机调速技术，通过对电机的电流、电压、转矩进行精确控制，来实现对电机转速的调整。
矢量控制调速技术具有响应快、控制精度高等优点，适用于对电机调速要求较高的场合，如数控机床、印刷机械等。
除了上述常用的电机调速技术外，近年来还涌现出一些新的调速技术，如直接转矩控制调速技术、模糊PID控制调速技术等。
这些新技术在提高电机调速性能的同时，也面临着控制算法复杂、调试难度大等挑战。
综上所述，电机调速技术在工业生产中具有重要的应用价值，可以提高生产效率、降低能耗。
当前变频调速技术是应用最广泛的电机调速技术，但随着技术的发展，矢量控制调速技术等高级调速技术的应用也在逐渐增加。
未来，随着工业自动化的进一步发展，电机调速技术将得到更广泛的应用。
2024年变频调速电机市场发展现状概述变频调速电机是一种使用变频器来控制电动机转速的装置，由于其调速范围广、效率高、节能环保等优势，目前在工业领域得到广泛应用。
本文将就变频调速电机市场的发展现状进行分析和总结。
市场规模变频调速电机市场的规模与电力、工业生产等领域的发展密切相关。
根据调研数据显示，近年来，国内变频调速电机市场规模呈现逐年增长的趋势。
预计到2025年，中国变频调速电机市场将达到XXX亿元。
市场驱动因素1.环保节能要求：随着环境保护意识的提高，对工业设备节能减排的要求也越来越严格。
变频调速电机具有优异的节能效果，能够满足环保要求，因此受到市场的青睐。
2.自动化需求：随着工业自动化水平的提高，对电动机的精确控制要求也越来越高。
变频调速电机具有精确控制转速的能力，能够满足自动化生产线的需求，因此在自动化领域得到广泛应用。
3.新能源发展：随着新能源行业的兴起，对电动机的需求也在不断增加。
变频调速电机作为新能源设备中不可或缺的组成部分，正在逐渐渗透到新能源市场中。
市场竞争格局当前，变频调速电机市场存在着激烈的竞争。
主要厂商通过技术研发、品牌营销等手段争夺市场份额。
在国内市场中，一些知名的变频调速电机制造商已经形成了一定的规模，并且具有较强的研发实力和品牌影响力。
市场趋势1.高效节能：随着节能理念的普及，未来市场将更加注重变频调速电机的高效节能特性。
厂商将进一步提升产品的节能性能，以满足市场需求。
2.智能化：随着物联网和人工智能技术的发展，未来变频调速电机将实现智能化控制和远程监控。
这将大大提高设备的可靠性和运行效率。
3.产业升级：未来变频调速电机市场将呈现出产品结构升级、技术创新和行业整合加强等趋势。
厂商需要不断提高自身的研发和制造水平，以适应市场变化。
发展挑战1.技术壁垒：变频调速电机市场具有较高的技术门槛，需要厂商具备一定的研发实力和技术专长。
对于中小型企业而言，技术壁垒可能是一个制约发展的因素。
电机控制技术的最新发展与趋势在现代工业和日常生活中，电机扮演着至关重要的角色。
从家用电器中的风扇、洗衣机，到工业生产中的机床、输送带，电机的应用无处不在。
而电机控制技术的不断发展，更是为其性能的提升和应用的拓展提供了强大的支持。
本文将探讨电机控制技术的最新发展动态以及未来的趋势。
一、电机控制技术的发展历程电机控制技术的发展可以追溯到上世纪初。
早期的电机控制主要采用简单的开环控制，通过机械开关或接触器来实现电机的启动、停止和调速。
这种控制方式精度低、效率差，而且对电机的保护也不完善。
随着电子技术的发展，模拟控制逐渐取代了机械控制。
模拟控制器通过对电机的电压、电流等参数进行检测和反馈，实现了一定程度的闭环控制，提高了电机的运行性能。
但模拟控制器存在着精度不高、稳定性差、参数调整困难等问题。
进入数字时代后，数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）的出现使电机控制技术发生了革命性的变化。
数字化的控制算法能够实现更精确的控制，同时具备更强的抗干扰能力和可扩展性。
此外，现代电机控制技术还融合了电力电子技术、传感器技术、通信技术等多个领域的成果，使得电机的控制性能得到了极大的提升。
二、最新发展动态（一）高性能的电力电子器件电力电子器件是电机控制系统中的关键部件，其性能直接影响着电机的控制效果。
近年来，新型的宽禁带半导体器件如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）逐渐崭露头角。
与传统的硅器件相比，SiC 和 GaN 器件具有更低的导通电阻、更高的开关速度和更高的工作温度，能够显著提高电机驱动系统的效率和功率密度。
（二）先进的控制算法控制算法是电机控制的核心。
目前，矢量控制和直接转矩控制仍然是主流的控制策略，但一些新的算法也在不断涌现。
例如，模型预测控制（MPC）通过预测未来的系统状态，并选择最优的控制动作，能够实现更好的动态性能和鲁棒性。
此外，自适应控制、智能控制等算法也在电机控制中得到了应用，进一步提高了系统的控制精度和适应性。
2024年调速器市场发展现状引言调速器是一种用于控制电机转速的设备，广泛应用于工业生产和机械设备中。
随着工业化进程的不断推进，调速器市场也获得了长足的发展。
本文将就调速器市场的发展现状进行详细分析，包括市场规模、行业竞争格局、产品创新和市场趋势等方面。
市场规模目前，调速器市场正呈现出迅猛增长的态势。
随着工业生产对电机转速控制需求的增加，调速器市场规模不断扩大。
根据市场研究机构的数据，在过去五年间，调速器市场年均增长率超过10%，市场规模已突破1000亿美元。
预计未来几年内，市场规模将继续保持稳定增长。
行业竞争格局调速器市场竞争激烈，主要厂商包括ABB、西门子、施耐德等国际知名品牌。
这些企业凭借其强大的研发实力、产品质量和全球销售网络，在市场中占据主导地位。
此外，一些本土企业也积极参与调速器市场，通过创新和技术提升来增强竞争力。
产品创新调速器市场的发展离不开产品创新的推动。
随着科技的进步，调速器产品不断更新换代，从传统的机械式调速器到电子式调速器，再到现在较为先进的数字式调速器。
数字式调速器以其精准的转速控制和高效的能耗管理等特点，受到越来越多用户的青睐。
同时，随着工业自动化的发展，对于调速器产品的智能化要求也越来越高。
一些企业积极研发与物联网和人工智能结合的智能调速器，并提供面向工业4.0的解决方案，以满足不同用户的需求。
市场趋势从市场趋势来看，调速器市场未来发展前景广阔。
主要趋势包括以下几个方面：1.行业转型升级：随着能源消耗管理需求的增加，调速器市场将进一步向高效节能的方向发展。
同时，调速器在新兴产业中的应用也将增加，例如新能源领域和智能制造。
2.个性化需求增加：用户对调速器产品的个性化需求不断增加，企业应加大技术研发力度，提供更多定制化服务，满足用户特定需求，增强市场竞争力。
3.售后服务的重要性：随着市场竞争的加剧，售后服务将成为企业在市场中立于不败之地的关键。
企业应加大售后服务的投入，提供及时、高效的技术支持和维修保养服务。
直流电机调速电路发展、现状以及前景综述摘要：在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。
直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，易于在大范围内平滑调速，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，至今在金属切削机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域仍有广泛的应用，所以直流调速系统至今仍然被广泛地应用于自动控制要求较高的各种生产部门，是截止到目前为止调速系统的主要形式。
关键词：直流电机；调速系统；直流电机应用；自动控制直流电机发展状况：直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。
无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。
1831年法拉第发现了电磁感应现象，奠定了现代电机的理论基础。
十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电机，经过约七十年，直流电机才趋于成熟阶段。
随着用途的扩大，对直流电机的要求也越来越高，显然，有接触的换向装置限制了有刷直流电机在许多场合的应用，为了取代有刷直流电机的那种电刷——换向器结构的机械接触装置，人们曾经对此做过长期的探索。
早在1915年，美国人Langmil发明了控制栅极的水银整流器，制成了由直流变交流的逆变装置；20世纪30年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机，此种电机由于可靠性差、效率低、整个装置笨重而又复杂，故无实际意义。
科学技术的迅猛发展，带来了半导体技术的飞跃。
开关型晶体管的研制成功，为创造新型电机——无刷直流电机带来了生机。
1955年美国D.Harrison等人首次申请用晶体管换向线路代替电机电刷接触的专利，这就是无刷直流电机的雏形，它由功率放大部分、信号检测部分、磁极体和晶体管开关电路等所组成。
电机控制技术国内外发展现状电机控制技术是现代工业自动化领域中的关键技术之一，其发展水平直接影响到生产过程的效率和质量。
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，电机控制技术在国内外都取得了显著的发展。
在国内，电机控制技术得到了广泛应用和推广。
各个行业，尤其是制造业，都在不断引进和应用先进的电机控制技术，以提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造业中，电机控制技术被用于驱动各种机械设备，如机器人和自动化生产线，实现生产过程的自动化和智能化。
在家电行业中，电机控制技术被广泛应用于洗衣机、冰箱、空调等家电产品中，提高了产品的性能和节能效果。
此外，电机控制技术还在电力系统、交通运输、航空航天等领域发挥着重要作用。
可以说，电机控制技术在国内的应用已经非常广泛，并且不断推动着各个行业的发展。
而在国外，电机控制技术的发展也取得了巨大的成就。
发达国家，如美国、德国、日本等，一直处于电机控制技术的领先地位。
这些国家在电机控制技术的研究和应用方面投入了大量的人力和物力，取得了很多重要的创新成果。
例如，在电机控制算法方面，国外研究人员提出了许多高效的控制算法，如矢量控制、直接转矩控制等，大大提高了电机控制系统的性能。
在电机控制器件方面，国外厂商生产的驱动器、传感器等设备具有更高的精度和可靠性，能够更好地满足复杂的控制需求。
此外，国外还注重电机控制技术与其他领域的融合，如人工智能、大数据等，以进一步提高电机控制系统的智能化和自适应能力。
然而，国内在电机控制技术方面也存在一些不足之处。
首先，国内在关键技术的研发和创新方面还存在一定的差距。
与国外相比，国内的电机控制技术研究水平仍有待提高。
其次，国内在电机控制系统的设计和应用方面还有一定的局限性。
一些行业对电机控制技术的应用还停留在低水平阶段，没有充分发挥其潜力。
此外，国内在电机控制技术的标准制定和推广应用方面也存在一定的不足，需要加强相关政策的制定和执行。
为了进一步推动电机控制技术的发展，我们应该采取以下措施。
机电控制技术的现状及其发展趋势分析摘要：随着我国工业化的不断快速发展，机电控制技术运用在工业制造中能够有效的提高制造的速度和质量。
当前在机电控制技术上的技术也在不断的完善，为了使得机电技术得以更为普及，现就机电控制技术的发展情况和后续发展的趋势进行分析，以期能够不断的对机电控制技术进行完善。
关键词：机电控制技术；现状；发展趋势当前机电控制技术在机电一体化发展中有着非常重要的意义，能够直接提升工业生产的效率与产品质量。
机电控制技术相关工作人员应当加强对机电控制技术的现况以及后续发展趋势进行研究，提高机电控制技术的运用程度，提高工厂生产产品的质量以及生产效率。
一、当前机电控制技术的现况分析1.1 什么是机电控制技术机电控制技术是以电子技术和机械制造有关的理论作为基础，将机械和电子技术运用在一起的技术，机电技术和控制技术在机电控制技术中有着非常重要的作用，被广泛运用在很多方面。
机电控制技术能够使得对大型设备进行精确的管理，确保机械加工生产的机械零部件更为满足实际需求，还能够不断的降低工厂生产的成本。
1.2 机电控制系统的三大基本要求当前市面上存在着非常多的机电控制系统，而且各个系统有着不同的特点，所以各个系统之间有着明显的差异，从而对系统的要求也有着较大的差异。
不同的机电控制系统有着不同的参数设定以及变动值设定，但是各个系统在运作的过程中所提出的总体要求能够保持一致，需要确保平稳、快速和精确。
为了确保机电控制系统的运行，应当首先保证机电控制系统的稳定以及精确，然后针对具体的情况解决对应的问题，确保能够提高机电控制系统的运行质量以及效率，避免以牺牲系统的稳定和精确来实现系统的高效，应当是保持机电控制系统的精确、稳定和效率。
1.3 机电控制技术现况以及未来发展的趋势分析在1930年前，世界科学技术相对落后，工厂通过人工加工设备，但是通过人工加工的设备存在着很多的限制和弊端，无法很好地把控加工设备的精度，并且无法保障生产设备的生产效率和质量。
机电控制技术的发展现状与展望机电控制技术是指利用电子技木控制机械系统的技术，是机械工程、电子技术和控制理论相结合的产物。
随着科技的不断进步，机电控制技术在生产、生活、科研等方方面面都发挥着越来越重要的作用。
本文将就机电控制技术的发展现状进行探讨，并展望未来的发展趋势。
1.自动化水平不断提高随着科技的发展，自动化程度不断提高，机电控制技术在自动化生产线的应用越来越广泛。
从简单的机械手臂到复杂的工业机器人，机电控制技术的应用为生产提高了效率，减少了人力成本，提高了产品质量。
2.智能化程度逐步增强随着人工智能技术的发展，机电控制技术也得到了智能化的增强。
智能控制系统不仅可以自动执行任务，还能够做出判断、分析和决策，具有了更高的灵活性和适应性。
3.传感器技术的进步传感器技术是机电控制技术的重要组成部分，随着传感器技术的进步，传感器不仅在精度、灵敏度上得到了提高，还在体积、功耗等方面有了质的飞跃，为机电控制技术的发展提供了技术支持。
4.智能硬件的崭露头角智能硬件作为新兴的技术领域，正在不断涌现出各种新的产品和解决方案。
这些智能硬件与机电控制技术相结合，将会为各行各业带来更多的创新和便利。
5.发展趋势丰富多样在汽车制造、航空航天、工业自动化、智能家居等领域，机电控制技术都有广泛的应用，发展趋势丰富多样。
可以预见，机电控制技术将会在更多的领域得到应用和发展。
二、机电控制技术的发展展望1.智能化水平将进一步提高随着人工智能技术的不断发展，智能化水平将进一步提高，机电控制技术在智能家居、智能工厂、智能交通等领域的应用将更加广泛。
2.机器学习与自主控制技术将融合机器学习是人工智能领域的核心技术之一，将机器学习与自主控制技术相融合，可以使机器在不断学习中改进自己的控制策略，使系统更加智能化。
3.新型传感器技术将不断涌现新型传感器技术将不断涌现，如虹膜识别、声纳技术等，这些新型传感器技术将为机电控制技术的发展提供更多的可能性。
浅析永磁同步电动机及其调速系统的现状和发展【摘要】电动机作为电能与机械能转换的媒介，近年来得到了广泛的应用和发展，特别是稀土永磁的出现，导致永磁电机的性能得到了很大提升。
目前，永磁同步电动机在生产生活和航空航天等领域中得到广泛应用。
本章的介绍了其相关概况，重点阐述了调速系统的现状和发展趋势，希望可以推动永磁同步电动机的发展。
【关键词】永磁同步电动机；调速系统；现状；发展1 对永磁同步电动机的简述永磁同步电动机主要由定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等构成。
和直流电机相比不具备换向器和电刷等。
和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。
和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。
永磁同步电动机主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。
我国有“稀土王国”之称，稀土永磁材料的储量非常丰富，因此，对我国来说，研究和发展永磁同步电动机有着很好的优势和应用前景。
2 永磁同步电动机调速系统现状2.1 恒压频比控制恒压频比控制是一种开环控制。
它根据系统的给定，利用空间矢量脉宽调制转化为期望的输出电压进行控制，使电动机以一定的转速运转。
在一些动态性能要求不高的场所，由于开环变压变频控制方式简单，至今仍普遍用于一般的调速系统中，但因其依据电动机的稳态模型，无法获得理想的动态控制性能，因此必须依据电动机的动态数学模型。
永磁同步电动机的动态数学模型为非线性、多变量，它含有ω与id或iq的乘积项，因此要得到精确的动态控制性能，必须对ω和id，iq解耦。
近年来，研究各种非线性控制器用于解决永磁同步电动机的非线性特性。
2.2 矢量控制矢量控制也称为磁场定向控制，是由德国西门子公司的Blashkez等人在1971针对异步电动机提出的。
其基本的思路是在普通的三相交流电动机上模拟直流电机转矩的控制规律，然后经过坐标变换，将三相交流电动机的的磁通分解为类似直流电动机的励磁分量和转矩分量，模拟对直流电动机的控制方法来对三相交流电动机的动态转矩进行控制。
目录摘要........................................................................................................... Abstract . (I)1 绪论 0PLC和变频器控制交流电机的调速的发展与现状 0PLC和变频器控制交流调速的目的 (1)2 PROFIBUS的通讯原理 (2)RS485传输技术 (2)3 变频器与可编程控制器 (2)变频器原理介绍 (2)交流电机的运行理论 (3)可编程控制器 (3)变频器 (4)4 系统的设计 (4)系统设计原理和方法 (4)STEP软件简介 (5)PLC程序设计 (5)PI网络设置 (6)5 结论 (9)致谢 (11)参考文献 (12)附录程序 (13)摘要随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。
电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节间效果,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
本文所研究的交流电机调速系统采用PLC来控制变频器调速，充分发挥可编程控制器的高可靠性、灵活性、通用性、扩展性等优点，通过PLC的开关量输入输出模块控制变频器的多功能输入端、实现电机的多级调速，期间并通过RS485传输技术建立PLC与变频器的PROFIBUSP-DP通讯进而完成PLC控制变频器调速系统的方案设计和全部的控制系统设计。
关键词：变频器；可编程控制器；PROFIBUSP-DP通讯ABSTRACTWith the power electronics technology，computer technology，the rapid development of automatic control technology，replace the DC-AC Drive Speed and computer numerical control technology to replace the analog control technology has become a trend。
变频调速及其控制技术的现状与发展趋势摘要：变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各个领域得到广泛的应用，为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了重要手段。
本文首先回顾了变频调速技术的发展历史和现状，然后总结了变频调速中的关键控制技术，并介绍了智能控制理论在变频调速系统中的应用情况，最后指出了变频调速技术的发展趋势。
关键字：变频调速技术矢量控制异步电动机PWM技术智能控制1变频调速技术的发展历史及现状变频调速技术涉及到电力、电子、电工、信息与控制等多个学科领域。
随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展，以变频调速为代表的近代交流调速技术有了飞速的发展。
交流变频调速传动克服了直流电机的缺点，发挥了交流电机本身固有的优点（结构简单、坚固耐用、经济可靠、动态响应好等），并且很好地解决了交流电机调速性能先天不足的问题。
交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果以及在*****领域的广泛适用性，而被公认为是一种最有前途的交流调速方式，代表了电气传动发展的主流方向。
交流调速技术为节能降耗、改善控制性能、提高产品的产量和质量提供了至关重要的手段。
变频调速理论已形成较为完整的科学体系，成为一门相对独立的学科。
变频装置有交-直-交系统和交-交系统两大类。
交-直-交系统又分为电压型和电流型，其中，电压型变频器在工业中应用最为广泛。
本文所涉及的就是此类变频调速理论和技术。
20世纪是电力电子变频技术由诞生到发展的一个全盛时代。
最初的交流变频调速理论诞生于20世纪20年代，直到60年代，由于电力电子器件的发展，才促进了变频调速技术向实用方向发展。
70年代席卷工业发达国家的石油危机，促使他们投入大量的人力、物力、财力、去研究高效率的变频器，使变频调速技术有了很大的发展并得到推广应用。
80年代，变频调速已产品化，性能也不断提高，发挥了交流调速的优越性，广泛地应用于工业各部门，并且部分取代了直流调速。
调速领域的现状与发展一、前言长期以来，我国的传动技术特别是交流调速技术与国外发达国家存在着较大的差距，但自改革开放以来，这一技术得到了迅速的发展，并以极快的速度赶了上来。
调速技术涉及到电力、电子、电工、信息与控制等多个学科领域。
随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展以变频速为代表的近代交流调速技术有了飞速的发展。
二、现代交流调速技术的发展20世纪60年代中期，德国的 A Schonung等人率先提出脉宽调制变频的思想，他们把通信系统中的调制技术推广运用于变频调速中，为现代交流调速的发展和实用化开辟了新的道路。
从此,交流调速理论及应用技术大致沿下述四个方面发展。
1、电力电子器件的蓬勃发展电力电子器件是现代交流调速装置的支柱,其发展直接决定和影响交流调速技术的发展。
迄今为止,电力电子器件的发展经历了分立换流关断器件(第一代)→自关断器件(第二代)→功率集成电路PIC(第三代)→智能模块IPM(第四代)四个阶段。
20世纪80年代中期以前,变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。
装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。
20世纪80年代中期以后用第二代电力电子器件GTR、GTO、VDMOS-IGBT等创造的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。
随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展,第三代电力电子器件是20世纪90年代制造变频器的主流产品,中、小功率的变频调速装置(1—100kw)主要是采用IGBT,中、大功率的变频调速装置(1000—10000kw)采用GTO器件。
20世纪90年代至今,电力电子器件的发展进入了第四代。
主要实用的第四代器件为:(1)高压IGBT器件,(2)IGCT。
由于GTR、GTO器件本身存在的不可克服的缺陷,功率器件进入第三代以来,GTR器件已被淘汰不再使用。
进入第四代后,GTO器件也将被逐步淘汰。
第四代电力电子器件模块化更为成熟。
电机调速控制技术发展现状及对比分析目录1不同电动机调速系统发展及对比 (2)1.1 异步电机驱动系统 (2)1.2无刷永磁同步电机驱动系统 (3)1.3 新一代电机驱动系统 (4)1.4 不同电机调速系统性能对比 (6)2 永磁同步电机控制策略的发展现状 (7)2.1 交流电机调速原理 (7)2.2 电机调速方式 (8)3 DTC技术的发展现状 (20)电机调速控制是电机技术、电力电子技术、传感器技术、微电子技术、自动控制技术等多学科的交叉应用技术。
这些学科的发展促进了运动控制技术的发展。
其构成结构如图1所示。
近十年来，主要发展交流异步电机和无刷永磁电机系统。
与原有的直流牵引电机系统相比，具有明显优势，其突出优点是体积小，质量轻（其比质量为0.5-1.0kg/Kw）、效率高、基本免维护、调速范围广。
其研究开发现状和发展趋势如下。
图1.电机运动控制构成要素结构图1不同电动机调速系统发展及对比1.1 异步电机驱动系统异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高。
异步电机矢量控制调速技术比较成熟，使得异步电机驱动系统具有明显的优势，因此被较早应用于电动汽车的驱动系统，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品（尤其在美国），但已被其它新型无刷永磁牵引电机驱动系统逐步取代。
最大缺点是驱动电路复杂，成本高；相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低。
1.2无刷永磁同步电机驱动系统无刷永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔，在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者，已在国内外多种电动车辆中获得应用。
1)、内置式永磁同步电机内置式永磁同步电机也称为混合式永磁磁阻电机。
该电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，磁阻转矩的存在有助于提高电机的过载能力和功率密度，而且易于弱磁调速，扩大恒功率范围运行。
内置式永磁同步电机驱动系统的设计理论正在不断完善和继续深入，该机结构灵活，设计自由度大，有望得到高性能，适合用作电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动。
这些引起了各大汽车公司同行们的关注，特别是获得了日本汽车公司同行的青睐。
当前，美国汽车公司同行在新车型设计中主要采用内置式永磁同步电机。
2)、表面凸出式永磁同步电机表面凸出式永磁同步电机也称为永磁转矩电机，相对内置式永磁同步电机而言，其弱磁调速范围小，功率密度低。
该结构电机动态响应快，并可望得到低转矩脉动，适合用作汽车的电子伺服驱动，如汽车电子动力方向盘的伺服电机。
3)、无位置传感器永磁同步电机无位置传感器永磁同步电机驱动系统也是当前永磁同步电机驱动系统研究的一个热点，将成为永磁同步电机驱动系统的发展趋势之一，具有潜在的竞争优势。
1.3 新一代电机驱动系统从20世纪80年代开关磁阻电机驱动系统问世后，打破了传统的电机设计理论和正弦波电压源供电方式；并随着磁阻电机，永磁电机、电力电子技术和计算机技术的发展，交流电机驱动系统设计进入一个新的黄金时代；新的电机拓朴结构与控制方式层出不究，推出了新一代机电一体化电机驱动系统迅猛发展。
高密度、高效率、轻量化、低成本、宽调速牵引电机驱动系统已成为各国研究和开发的主要热点之一。
1)、SRD开关磁阻电机驱动系统SRD开关磁阻电机驱动系统的主要特点是电机结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制。
这些特点使SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力的机种。
SRD的最大特点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低；比同功率的感应电机体积也要大；另一个缺点是要使用位置传感器，增加了结构复杂性，降低了可靠性。
因此无传感器的SRD也是未来的发展趋势之一。
2)、永磁式开关磁阻电机永磁式开关磁阻电机也称为双凸极永磁电机，永磁式开关磁阻电机可采用圆柱形径向磁场结构、盘式轴向磁场结构和环形横向磁场结构。
该电机在磁阻转矩的基础上迭加了永磁转矩，永磁转矩的存在有助于提高电机的功率密度和减小转矩脉动，以利于它在电动车辆驱动系统中应用。
3)、转子磁极分割型混合励磁转子磁极分割型混合励磁结构同步电机这一概念一提出就引起国际电工界和各大汽车公司研发中心的极大关注。
转子磁极分割型混合励磁结构同步电机具有磁场控制能力，类似直流电机的低速助磁控制和高速弱磁控制，符合电动车辆牵引电机低速大力矩和恒功率宽调速的需求。
目前该电机的研究处于探索阶段，电机的机理和设计理论有待于进一步深入研究与完善，作为假选的电动车辆牵引电机具有较强的潜在的竞争优势。
此外，正在研发的热点课题还有：具有磁场控制能力的永磁同步电机驱动系统；车轮电机驱动系统；动力传动一体化部件（电机、减速齿轮、传动轴）；双馈电异步电机驱动系统和双馈电永磁同步电机驱动系统。
1.4 不同电机调速系统性能对比现对这几类电动机所组成的驱动系统总体进行比较如表1所示。
表1.各电机调速系统性能比较通过上述分析以及翻阅大量资料显示：永磁电动机驱动系统以转速更高（已研制出转速达50000r/min、功率达1.5kW的无刷电动机）、效率更高、用磁更省、可以实现转子轻小紧凑、低成本化设计而成为研究与应用的热点。
但永磁电动机也有制成后难以调节磁场以控制功率因素和无功功率的缺点，这将成为今后的研究方向。
2 永磁同步电机控制策略的发展现状随着现代电力电子技术、交流变频调速技术的飞速发展和现代控制理论、高速微处理器的普及应用，交流调速电气传动系统的应用越来越广泛。
目前国际上先进的电动汽车驱动系统多采用矢量控制和直接转矩控制（DTC），特别是直接转矩控制技术以其简单高效吸引广大学者，因此在现代交流电气传动系统中占有越来越重要的地位。
2.1 交流电机调速原理过去交流电动调速不如直流电动机，而且调速方法比较复杂，但是近年来交流调速技术得到了迅速发展和广泛应用。
电动机转速有如下公式：160(1)(1)s f n n s s p=-=- （1） 由式（1）可是看出改变极对数p ，电源频率1f 及转差率s 都可以改变转速。
2.2 电机调速方式1)、变压变频（VVVF ）调速自上个实际90年代以来，近代交流变频调速步入以变频调速为主的发展阶段，其间，由于各种新型电力电子期间的支持，使变频调速在低压（380V ）中小容量（200KW 以下）方面取得了较大的发展。
通常，为了充分发挥电动机的性能，应保持定子磁链幅值为额定值。
由电机学的知识可知，异步电动机气隙磁通在定子绕组中的感应电动势有效值：4.44s s s s m E f N K φ= （2）s E ——气隙磁通在定子绕组中的感应电势；s f ——定子电流频率；m φ——每极气隙磁通；s N ——绕组匝数；s K ——系数；可见，只要控制s E 和s f ，即可控制磁通。
由定子电压平衡关系（式中只表示大小）：1111()s U I r jX E =++（3）其中：1U ——电动机的端电压；1I ——定子电流；1r ——定子电阻；1X ——定子漏抗；当定子电压电流频率s f 教高时，感应电势s E 的有效值就较大，可以认为定子相电压有效值1s U E =。
由此，可以通过控制使/U f 恒定，使磁链恒定。
要恒/U f 控制，就必须使频率和输出电压同时改变，这就是要变压变频，即VVVF （Variable V oltage Variable Frequency ）调速技术。
2)、SPWM 控制PWM （Pulse Width Modulation ）控制的基本原理很早已经提出，它是基于采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
由此，可对一个系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需要的波形。
1964年A.Schonung 和H.stemmmler 把这项技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面，但是受电力电子器件发展水平的制约，在20世纪80年代以前一直未能实现。
随着全控电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才能真正得到应用。
目前，工程上采用的PWM控制技术主要是正弦波等效的PWM 波形，即SPWM，它是用脉冲宽度按照正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，既SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通段，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变器电路输出电压的频率和幅值。
SPWM控制不仅可以实现变压变频，而且能削弱或消除有害的高次谐波。
SPWM方案主要有电压正弦PWM，电流正弦PWM；电压正弦PWM是通过调节逆变器输出脉冲占空比来调节输出平均电压，使其等效为正弦波形。
电流正弦PWM是为了改善逆变器输出电流波形提出的电流闭环控制方式，常用方法是电流滞环SPWM，就是以一个理想的电流正弦波形为标准，与实际电流波形作比较，实际电流围绕理想电流在滞环容差范围内作往复振动，使输出电流近似正弦波形。
早期通用变频器多为SPWM控制方式。
其优点是控制结构简单，成本较低，缺点是转矩响应慢，电机转矩效率利用不高，性能、稳定性差。
对于SPWM控制的三相PWM逆变器电路来讲，在调制度为最U（d U为直流侧电压，如图2），大值1时，输出相电压的基波幅值为/2d2d U，即直流电压利用率仅为0.866。
为了解决这个问题，人们想到了空间矢量PWM控制技术。
E图2.逆变器电路图3)、空间矢量PWM空间矢量PWM（SVPWM）控制技术，又称为磁通正弦PWM控制技术。
电压SPWM是从电源角度出发，分别追求电压和电流的正弦，而SVPWM则是从电机的角度出发，把电动机和逆变器看成为一个整体，着眼于如何使电动机获得幅值恒定的圆形磁场，因为异步电动机在理想状态下运行时的磁链轨迹即为圆形。
根据三相逆变器的原理，逆变器共有8种工作状态。
假设上臂桥导通为“1”，下臂桥导通为“0”表示，那么这8个状态就对应着8个数字量，将他们定义为8个基本电压矢量则有：0u（000）、1u（100）、u（110）、3u（010）、4u（011）、5u（001）、6u（101）、7u（111）2图3.电压空间矢量图异步电动机定子磁链与电压关系如式：()s s s s u i R dt ψ=-⎰其中：s ψ——定子磁链空间矢量s u 、s i 、s R ——定子电压空间矢量、电流空间食量、电阻可见，空间电压矢量的方向即定子磁链的旋转方向。
因此，利用上述的8个电压矢量的线性组合，就可以得到很多的与其相位不同的新的电压矢量，最终构成一幅等幅的不同相位的电压空间矢量图，叠加相成尽可能接近圆形旋转的电压空间矢量轨迹，进而使定子磁链旋转近似圆形。
