1 绪论

1.1 交直流调速系统的相关概念及比较

交流调速系统是以交流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统。直流调速系统

是以直流电动机作为控制对象的电力传动自控系统。

直流调速系统可以在额定转速以下通过保持励磁电流改变电枢电压的方法实现恒转矩

调速

;在额定转速以上通过保持电枢电压改变励磁电流来实现恒功率调速。采用转速、电流双

闭环直流调速系统可以获得优良的静、动态调速特性，因此直流调速在很长时间以来

(20 世

纪

80 年代以前)一直占据主导地位。

但是，由于直流电动机本身结构上存在机械式换向器和电刷这一致命弱点，这就给直

流调速系统的开发及应用带来了一系列的限制，具体表现在以下几个方面

(1)机械式换向器表面线速度及换向电流、电压有一定的限值，这极大的限制了单台电

动机的转速和运行功率。而且，大功率的电机制造技术难，成本高。对于高转速大功率的电
动机应用场合，直流调速方法是行不通的。

(2)为使直流电动机的机械式换向器能够可靠的工作，往往要增大电枢和换向器的直径，

导致电机转动惯量很大，对于要求快速响应的生产场合就不能够实现。

(3)机械式换向器带来的另外一个麻烦就是必须经常检修和维护，因为电刷要必须定期

更换。这样导致直流调速系统的维护工作量大，运行成本高，同时由于定期的停机检修也造
成了生产效率的下降。

(4)由于电刷的电火花，直流电机也不能应用于易燃易爆的生产场合，对于多粉尘和多

腐蚀性气体的地方也不适用。

总之，由于直流电动机存在的这些问题，使得直流电动机的应用受到了极大的限制，

也使得直流调速系统的发展和应用受到相应的限制。

相对于直流电动机而言，交流电动机

(特别是鼠笼型异步电动机)具有许多优点:结构简

单、制造容易、价格便宜、坚固耐用、转动惯量小、运行可靠、少维修、使用环境及结构发展不受
限制等优点。

交流调速系统由于采用了无换向器的交流电动机作为调速传动设备，突破了直流电动

机所带来的种种限制，可以满足生产生活的各种需求，具有很大的发展潜力。

1.2、交流调速系统的历史和现状

电能是现代社会最广泛使用的一种能量形式，具有生产和变换比较经济、传输和分配比较
容易，使用和控制比较方便的特点，因此成为国民经济各部门动力的主要来源。而电能的生
产、交换、传输、分配、使用和控制等，都必须利用电机来完成。所以电机传动在工业、农业、交
通运输、国防军事设施以及日常生活中得到了广泛的应用。其中许多的机械对调速有要求，
如城市无轨电车，铁路牵引机车，电梯、机床、造纸机械、纺织机械等等，为了满足运行、生
产工艺的要求需要调速

;另一类机械如风机、水泵等为了减少运行损耗、节约电能也需要调速。

在

20 世纪 70 年代以前的很长一段时间内，直流调速占统治地位，交流调速系统的方案虽

然己有多种发明并得到实际应用，但其性能始终无法与直流调速系统相匹敌。因为直流调速
系统具有启制动性能良好，调速范围广，调速精度高，控制方案简单高效等突出的优点。同
时直流调速系统与交流调速系统相比无论从理论土还是实践上都十分成熟。对于直流电机而