言，只需要改变电机的输入电压或励磁电流，就可以在很广的范围内实现无级调速，而且
在磁场恒定的条件下它的转矩和电枢电流成正比，转矩易于控制。因此直流电动机调速系统
比较容易获得优良的动态性能。并且随着半导体变流器件的发展，直流调速系统也从旋转变
流机组

(G 一一 M 系统)，静止可控硅变流器调速系统(V 一 M 系统)发展到目前为止还在很

多领域

(铁路用的直流牵引机车和城市无轨电车等)广泛应用的直流斩波器和脉冲宽度调制

器直流调速系统。但是直流电动机本身具有机械接触式换向器，这使得直流电机调速系统的
应用带来一些问题。
（

1）首先电机的结构复杂，制造费时，价格昂贵。在使用时由于换向器的存在，

调速系统的维护费时费力。因为换向器的机械强度不高，电刷易磨损，需要经常维护检修。
（

2)由于换向器的换向问题的存在，对调速系统容量和最高速度有限制。无法感应电机矢量

控制系统的研究与仿真做成高速大容量的机组。
(3)无法应用在粉尘、腐蚀性气体和易燃易爆的场合。

所有这些使得直流拖动系统无法适应现代拖动系统向高速大容量方向发展的趋势。而

交流电动机，特别是鼠笼型交流异步电动机，由于它结构简单，制造方便，价格低廉，体
积小

(与同容量的直流电机相比)，并且坚固耐用，转动惯量小，运行可靠，维护简单，可

用于恶劣场合等优点，在各种场合得到了广泛的应用。但是交流调速比较困难，与直流电机
气隙磁场有励磁绕组产生，交流电机的气隙磁场则是有定子绕组和转子绕组共同产生，这
就使得交流电机的电磁转矩不再与定子电流成正比关系。这样就不能通过简单的控制定子电
流就可以控制电机的转矩。自

20 世纪 30 年代人们开始进行交流调速技术的研究，认识到变

频调速是交流电动机的一种最好的调速方式，他既能实现宽范围无级调速，又具有很好的
动态性能。但是由于进展不大，在

20 世纪的大部分时间直流调速仍占据统治地位。直到上世

纪六七十年代电力电子技术和控制技术的相继出现和飞速发展最终促成高性能可与直流调
速系统相媲美的交流调速系统的出现，到目前交流调速在电力拖动中已占据主导地位。七十
年代初期，西门子公司的

F.Blashke 和 WFlotor 提出了“感应电机磁场定向的控制原理”，通

过矢量旋转变换和转子磁场定向，将定子电流按转子磁链空间方向分解成为励磁分量和转
矩分量，这样就可以达到对交流电机的磁链和电流分别控制的目的。得到了类似于直流电机
的模型，

1980 年，日本.ANabas 教授和山村昌教授提出转差矢量控制系统，标志着矢量控

制理论的初步形成。直接转矩控制

(DTC)是 80 年代中期提出的又一转矩控制方法，它的设

计思路是把电机和变频器作为一个整体去控制，采用空间电压矢量分析方法在定子坐标系
进行磁通和转矩的计算，通过磁通跟踪型

PWM 逆变器的开关状态直接控制转矩。因此 DTC

无需对定子电流进行解藕，不需要复杂的矢量变换计算，控制结构简单，目前也是矢量控
制研究的一个重要分支。同时各国学者也致力于无速度传感器控制系统的研究，利用定子电
流、电压等容易检测的物理量对电机的速度进行在线估计以取代速度传感器。从而进一步拓
展变频器的适用范围。无速度传感器矢量控制系统必须保证速度估算的实时性，以满足实时
控制的要求。
    总的来说，由于电力电子器件的飞速发展，各种价格便宜，性能优越的微处理器芯片的
不断涌现如

:适合运动控制的 16 位高档单片机以及德州仪器的 TMS240X 系列 DSP 芯片，

促进了交流调速系统从模拟控制系统向数字控制系统的转变。运算速度的提高以及各种针对
运动控制的片内资源的丰富性使得以前看来无法实现的复杂的控制算法变得简单起来，各
种控制用微处理器的运算速度的提
高，片内资源的日益丰富，集成度的提高无一不促进交流调速系统数字化。可以说数字化将
成为控制技术的发展方向。

1.3 本文的意义及主要工作

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