Matlab异步电机电压空间矢量控制系统的仿真与数字实现(2)
电力拖动控制系统可以按照输入电流分为直流电力拖动和交流电力拖动两种拖动方式，并且分别在19世纪前后出现。起初，由于科学技术的不够完善，运用于高性能调速（可调速）系统的主要是直流拖动，而交流拖动则主要针对于不变速的拖动系统。后来，伴随着电力电子技术和器件的发展以及直流拖动系统的缺点日益显露的现状，主要体现为直流电动机各方面性能容易受到限制，交流拖动系统的优势也逐渐显现出来，如构成相对简单、成本比较低廉、以及运行更加可靠[2]，因而得到了更加广泛的运用。与交流调速相关的各方面技术的发展也为交流调速的发展提供了良好的必要准备条件，如电力电子技术、控制技术、脉宽调制技术等，这将在下一节详细介绍。并且经有关研究表示，现今发达国家产出总电能的一半以上是运用于工业的核心电动机，而其中毫无疑问的，90%左右则是运用于交流拖动控制系统[1]。
而在我国，由于发展的相对滞后，工业设备的老旧，电能这一主要能源的浪费问题尤其严重。因此在广泛使用交流拖动控制系统时，除了需要不断改善机器本身的耗能情况，加强管理，更要注意，要想使用交流电机而要达到直流电机的调速性能，需要学习并掌握先进的调速方法，改善调速性能，要以节约电能的方式发展工业以促进可持续发展。
1.2 交流调速发展情况
1.2.1 电力电子技术的发展
电力电子器件主要运用于交流拖动系统的变频器，作为各桥臂上的开关，依照指令进行开合，从而产生合适的电流或是电压波形以符合电机调速性能的要求。其发展为交流调速系统的产生与大规模运用做出了铺垫，可以说电力电子技术的发展对于交流调速的发展起了直接的决定性作用。并且，显而易见的是其发展速度是相当迅速的。从一开始的半控型器件晶闸管的诞生，引发了一场电力电子领域的革命，到之后更进一步，各种全控型功率器件的应运而生，如电力场效应晶体管（Power MOSFET），门极可关断晶闸管（GTO），电力晶体管（GTR/BJT），绝缘栅双极晶体管（IGBT）等[3]，其中复合型的IGBT因其结合了MOSFET和GTR两者的优点，开关速度快且驱动功率小，而得到了最为广泛的应用。之后的一个趋势是模块的集成化，将需要相互配合的器件进行封装，集成在一个模块中，使得该部件体积大大减小，从而使得整个机械装置的体积减小，减少所占空间的同时使得需要的成本也有所降低[4]。因此，电力电子器件性能的不断完善，如低功耗、可靠性高等优点以及体积的缩小，为交流调速的发展打下了良好的硬件基础。
1.2.2 电机控制技术的发展
关于电动机的控制技术，其也是经历了一定的发展历程。最开始是根据相对简单的电动机稳态模型，设计采用了恒压频比控制调速系统，即V/F控制方式，且为转速开环方式。这种控制方式对于调速性能的要求往往不高，没有很好的动态性能，因而有一定的局限性。然后通过运用转速闭环转差频率控制方式，在调速性能和起制动性能方面，有了一定的提高，不过同样是建立在电动机稳态模型的基础上。又因为交流电机是一个强耦合的多变量系统，非线性并且阶数高[5]。因而之后在对于相对复杂的电动机动态数学模型分析后，又得出了更加高性能的矢量控制方式和直接转矩方式。这两种方式的采用使得交流调速具有了高动态性能。两者的共同点在于都是对转速和磁链进行分别控制，但具体细化时又有很大的差别，并且各有优势与不足，但是都体现了较之以往更优越的控制性能。若将来可以将两者的优势结合起来，互相取长补短，那将是一个更大的突破。本论文着重讨论的控制方式是矢量控制。
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