现代交流电机控制的现状与展望

王子源

（浙江蓝箭万帮标准技术有限公司，浙江 杭州 310002）

随着现代交流电机控制的不断发展，对于技术条件提出更高的要求，一方面，要求不断地提升设备的性能，降低材料的和能源的损耗，并且还需要尽可能的减少投入的成本；另外一方面，需要制定出严格的技术指标，从而能够有效地满足特殊系统的应用需求。近年来，随着电力电子技术逐渐进入市场环境当中，并且已经取得了显著的效果，再加上相应控制理论的不断完善，大多数计算机仿真技术软件日渐雏形，这在一定程度上为交流电机的控制带来了一定的发展机遇和挑战。因此，在现如今这个科学技术飞速发展的重要时代，我们应当牢牢地把握这个机会，抓住机遇，迎接挑战，尤其是需要理解这个行业领域的发展方向，制定出相应的发展目标。

1 控制理论方面

早在20世纪的70年代，就出现了异步电动机矢量变换的控制方法，至今为止，已经得到了突飞猛进的发展，这种理论思想的提出主要是将异步电动机模拟成直流电动机，然后，通过坐标变换的方式，分别控制电磁分量与转矩的电流分量，这样一来，就能够获得与直流电动机同样良好的动态调速特性。目前，市场环境中出现的这种控制方法是相对比较成熟的，已经逐渐趋向于产品化，并且产生本身的质量也比较的稳定，这是因为这种方法主要采用的是坐标变化的方法，因此，对于相应的控制器的运算速度要求比较高，尤其是在处理相应数据的能力比较高。但是随着在市场环境中的大量使用，在结构方面也存在着较多的缺陷，例如系统结构本身比较复杂，大多数参数的变化始终也会影响系统的性能，对此需要进行详细的研究。直到20世纪末，西方的一些国家提出了一种全新的控制方法，也就是市场环境中的异步电动机直接转矩控制系统，这种方法在理论上是不需要进行坐标的变换，更加不需要依赖一些转子数学模型。但是在具体实施的过程中仍然也存在着较多的问题有待解决，使得低速的转矩控制器没有实现产品化，这在市场环境中已经实现了转矩直接控制系统，但是，这仍然需要相应的转子参数，对于完全的转矩直接控制距离产品化仍然存在着一定的距离。

纵观电机工业发展的历史，几乎每次进行的工业改革往往都是离不开理论方面的突破和改善，但是，目前阶段市场环境中成熟的现代电机交流系统，也会随之产生一些理论数据信息，为了能够适应今后的发展需求，在很长的一段时间内都将会结合各种理论，并且将这些理论进行比较，互相取长补短，并且将这些先进的理论信息融入交流电机控制领域当中去，使用科学的技术方法来解决这些问题。近年来，智能控制技术广泛地出现在市场环境中，对于人工智能技术的研究也比较多，这在间接方面促进了现代电机交流控制的不断发展和进步。

2 控制器方面

通常情况下，往往有了好的控制方法，还需要结合相应控制器进行配合，对于整个控制系统而言，还需要具有一定的基本特性，那就是可靠性和实时性，但是，在最初的电机控制都采用的是分立相应元器件的模拟电路，这种控制方法相对比较落后，伴随着电力电子技术的不断发展和进步，逐渐转变成为集成电路，甚至是专用的集成电路，然而，这些电路基本上都是混合的模拟数字电路，在一定程度上更是大大地提升了控制系统的可靠性以及信号的抗干扰性，比较适合目前阶段电机控制领域的发展需求，取得的效果也得到了显著的提升。对于那些专业的集成电路而言，国内大多数的先进工业企业，都能够独立提供给自身开发的电机控制比较专用的集成电路类型，因此电机控制专用集成电路的品种类型、规格参数以及产品的基本资料都是比较齐全的。但是因为各个工业企业的产品类型大不相同，因此产品的生产标准则是无法得到有效的统一，产品的分布也将会变得更加的分散，随着大量的新产品的出现，传统的产品类型已经无法满足现阶段市场环境的基本需求，这就需要花费大量的时间去收集和整理相关的资料。由此可知，目前，阶段市场环境中的交流电机控制的不断发展和进步已经逐渐趋向于多样化和复杂化，这时就需要在传统的交流电机控制技术的基础上进行不断的改进和完善，研发出适合当前阶段电机专用的芯片类型和技术条件。

除此之外，随着集成电路在市场环境中的广泛应用，这对于交流电机控制的影响也是也是十分巨大和深远的，这在一定程度上大大地推动了交流电机行业的不断发展和进步，并且具有广大的市场环境，但是，目前阶段国内企业拥有的集成电路无法满足市场的基本需求，伴随着科学技术水平的显著提升，尤其是人工智能技术高速发展的今天，人们都不会仅仅满足于模拟数字的混合时代了。

3 电力电子技术方面

从本质上来说，电力电子技术一直以来都是交流电机控制领域发展过程中十分重要的基础性内容，其中会用到大量的大功率半导体的元器件，这些大功率元器件的不断改善在一定程度上也将会影响交流电机控制的基本水平。目前，随着元器件在交流电机控制系统中的大量使用，本身的性能和参数也得到了显著的提升，逐渐实现了人工智能化，从而能够有效地突显出元器件工作频率高的特点，在工作的过程中也会显得更加安全可靠。除此之外，在国外的一些企业中出现了全新交流电机控制元器件，这些元器件的基本频率基本上都在20Hz以下，这样电压和电流的指标就如同电流浪涌耐量、电阻的阻断峰值以及导通的电流密度等，都能够在一定程度上体现出元器件的质量水平。但是现阶段大功率的半导体元器件逐渐朝着集成化和智能化的方向发展，以往所使用的大功率模块则是集成电路系统的过度产品，这是结合了电力电子技术和微电子技术的综合产物，不但能够提升系统的可靠性，另外，极大地节约了系统的开发创造时间，并且投入的成本费用也会极大的减少，从而为质量水平的发展和进步奠定了基础。

4 计算机辅助设计方面

自从工业革命以来，信息技术得到了飞速的发展，经过多年的改革和完善，使得现代计算机的功能变得越来越强大。为了能够更好地适应目前阶段社会市场环境的发展需求，为大多数的交流电机控制系统提供更多的便利，则需要不断地研究和开发更多的仿真软件，例如，比较常见的MATLAB软件，功能十分的强大，提供的工具也比较丰富，目前这已经成为设计相应的控制系统比较有效的软件。例如，一些控制理论发生转变，则可以将好的想法输送给这个软件，使其对控制理论进行筛选、验证和修改，这样就能够实现在线仿真的功能，一旦仿真系统在软件中通过，这可以实际运用于交流电机控制领域中，这样在一定程度上就有效地避免和减少了重新编制的麻烦，并且大大地缩短了成本的投入和研发的时间，甚至可以通过系统软件自己研发一套控制系统，利用MATLAB这项软件进行实际的开发。

5 结语

总而言之，在目前的市场环境中，交流电机控制领域本就具有一个十分广阔的市场，这不仅技术条件十分成熟，而且技术更新条件的速度也非常快。在国内的大多数企业，往往面临着许多国外大公司的激烈竞争，尤其是在基础性的工业领域中，我国的电力电子企业技术条件都十分的落后，在这个竞争日益激烈的市场环境中，我国根本没有展现出自身的优势，尤其是在电子芯片和电力元器件的研发方面都比较被动，现有的产品基本上都是由国外的企业所提供的，这就导致我国的企业在市场环境中没有话语权。因此，在今后的发展过程中我们需要充分的发挥出自身的优势，牢牢地把握住这个时代所带来的机遇，善于利用新的技术，这将会大大地提升国内企业在市场环境中的战略地位。