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      2. 進入21世紀以來,隨著其新興應用領域的不斷拓寬和節能環保的新要求,同步電機正在發展成為新型機電一體化交流調速系統,具有潛在的競爭力,在航空航天、高精度機床、超高速電機運行等諸多領域具有獨特的優勢。

            隨著全數字化矢量控制變頻調速技術的商品化,同步電動機交流電力拖動系統的技術性能,達到并超過了直流電動機電力拖動系統。交流變頻同步電動機集直流電動機和交流電動機優點于一身,既具有直流電動機優良的調速性能,大的過載能力;又具有交流電動機體積小、重量輕、效率高,結構簡單,免維護,運行安全可靠等優點,很有發展前途。

            交流同步電動機已成為交流可調轉動中的一顆新星,特別是永磁同步電動機,電機獲得無刷結構,功率因數高,效率也高,轉子轉速嚴格與電源頻率保持同步。

            自控變頻同步電機是伴隨電力電子技術、微電機技術、自動控制理論的進步發展起來的“電子控制電動機”成功范例,兼具有傳統交直流傳動特點,采用自控式調頻工作方式,從根本上解決了阻礙同步電機廣泛應用的振蕩、失步的問題,同時具有運行效率高、可靠性好、調速范圍寬、動態響應好、適用于高速、惡劣環境等優點,已成為電氣傳動發展的標志之一??梢灶A見,新型自控式變頻同步電機仍將不斷出現。

            自控變頻同步電機在原理上和直流電機極為相似,用電力電子變流器取代了直流電機的機械換向器,如采用交—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機”。傳統的自控變頻同步機調速系統有轉子位置傳感器,現正開發無轉子位置傳感器的系統。同步電機的他控變頻方式也可采用矢量控制,其按轉子磁場定向的矢量控制比異步電機簡單。

            當今信息技術高度發展,各種計算機外設和辦公自動化設備也隨之高度發展,與其配套的關鍵部件微電機需求量大,精度和性能要求也越來越高。對這類微電機的要求是小型化、薄形化、高速、長壽命、高可靠、低噪聲和低振動,精度要求更是特別高。同時,其在工業自動化領域的運行控制中扮演了十分重要的角色,應用場合的不同對伺服電動機的控制性能要求也不盡相同。

            據了解,近10年來,隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展,電氣傳動技術面臨著一場歷史革命,即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。這為電機提供了巨大的市場和發展空間。

            進入21世紀以來,隨著其新興應用領域的不斷拓寬和節能環保的新要求,今后自控變頻同步電機的研究焦點和發展方向是什么呢?經過研究,筆者認為,相對于發展較為成熟的無換向器電動機,同步電機正在發展成為新型機電一體化交流調速系統,具有潛在的競爭力,在航空航天、高精度機床、超高速電機運行等諸多領域具有獨特的優勢。

            筆者認為,包括電動機本體、功率變換器、控制器位置檢測器在內的整體非線性仿真建模及系統設計;引用先進控制策略來提高同步電機的動態性能和功能指標;無位置傳感器自控變頻電機轉子位置間接檢測以及瞬時轉矩脈動、振蕩、噪聲分析與控制將是未來研究的熱點和難點。


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