2025亞洲國際動(dòng)力傳動(dòng)與控制技術(shù)展覽會(huì)PTC ASIA

時(shí)間：2025年10月28-31日

地址：上海新國際博覽中心

作為實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)和推動(dòng)力，電氣傳動(dòng)技術(shù)是電力電子與電機(jī)及其控制相結(jié)合的產(chǎn)物，在我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

電氣傳動(dòng)技術(shù)是指通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后帶動(dòng)各種類型的交通車輛、生產(chǎn)機(jī)械和生活設(shè)備等運(yùn)行。自十九世紀(jì)發(fā)明電動(dòng)機(jī)以來，電氣傳動(dòng)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于電力、冶金、水力、化工和石油等行業(yè)中，成為工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)和推動(dòng)力。近年來隨著電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)正面臨著一場(chǎng)歷史革命，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)，這促使電氣傳動(dòng)技術(shù)向著智能化和信息化的方向不斷發(fā)展。

1 電氣傳動(dòng)的分類

按照所使用的傳動(dòng)裝置類型，可將電氣傳動(dòng)分為直流電氣傳動(dòng)和交流電氣傳動(dòng)，兩者所使用的電動(dòng)機(jī)分別為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。在二十世紀(jì)八十年代以前，直流電氣傳動(dòng)在高性能的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域占據(jù)了的統(tǒng)治地位，其雖然有較好的優(yōu)越性，但是也有一些直流電動(dòng)機(jī)本身難以克服的缺點(diǎn)，主要是容量、電流和電壓的上限值所帶來的約束。二十世紀(jì)八十年代以后，伴隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電氣傳動(dòng)的應(yīng)用日益增多，其在高性能的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域多占比例不斷上升。

（1）直流電氣傳動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方式，分別為弱磁升速、調(diào)壓調(diào)速和變電阻調(diào)速。由于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的低壓供電系統(tǒng)多使用交流供電，因此調(diào)壓調(diào)速方式目前的應(yīng)用為廣泛。自應(yīng)用以來，直流電氣傳動(dòng)經(jīng)歷了如下的發(fā)展歷程：開環(huán)控制→單閉環(huán)控制→多閉環(huán)控制；硬件控制→軟件控制；模擬電路控制→數(shù)模電路混合控制→數(shù)字電路控制；分立元件電路控制→小規(guī)模集成電路控制→大規(guī)模集成電路控制。

（2）交流電氣傳動(dòng)。交流異步電動(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方式，分別為轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速、轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速和轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速，其中轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速是目前應(yīng)用廣和效率高的調(diào)速方式。自應(yīng)用以來，交流電氣傳動(dòng)經(jīng)歷了如下的發(fā)展趨勢(shì)：分立元件電路控制→小規(guī)模集成電路控制→大規(guī)模集成電路控制；硬件控制→軟件控制；模擬電路控制→數(shù)字電路控制；轉(zhuǎn)速開環(huán)的恒壓頻比控制→轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制→矢量控制→解耦控制→模糊控制。

2 電氣傳動(dòng)控制的主要措施

機(jī)械控制是早的自動(dòng)控制措施，后來逐漸被電子控制和電氣控制所取代。二十世紀(jì)七十年代以后，成本低、體積小、能耗低、速度快和可靠性高的大規(guī)模集成電路微處理器逐漸商品化，這極大地促進(jìn)了電子控制的發(fā)展，目前電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制器的主要方式已經(jīng)是以微處理器為核心的數(shù)字控制方式。作為為常用的電子控制方式，數(shù)字控制和模擬控制具有不同的適用范圍和優(yōu)點(diǎn)，但毋庸置疑地，數(shù)字控制正在不斷取代模擬控制：數(shù)字控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行故障的自我診斷，從而提高診斷結(jié)果的可靠性和診斷過程的智能化；數(shù)字控制器能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制所無法實(shí)現(xiàn)的多種復(fù)雜控制策略。

3 交流變頻調(diào)速的發(fā)展

隨著小功率晶體管和普通晶閘管的實(shí)用化，交流變頻調(diào)速以其優(yōu)異的制動(dòng)性能、高功率因素和低能耗逐漸成為了交流調(diào)速的主流。作為既有弱電存在又有強(qiáng)電存在的綜合調(diào)速技術(shù)，交流變頻調(diào)速要同時(shí)處理信息的可靠傳輸和電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，因此它的共性技術(shù)包括控制和功率兩個(gè)部分，其核心是解決智能功率模塊和新型嵌入式控制器件的應(yīng)用技術(shù)問題，以及硬件和軟件開發(fā)的相關(guān)技術(shù)問題。近年來隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速正在向著如下方向不斷演變：

（1）向著大容量和特大容量等級(jí)的方向不斷發(fā)展。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)已由中小容量發(fā)展到大容量和特大容量等級(jí)，其性能指標(biāo)問題也得到了解決，從而彌補(bǔ)了直流調(diào)速系統(tǒng)在特大容量調(diào)速時(shí)的空白。

（2）向著長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行和高可靠性的方向不斷發(fā)展。交流變頻調(diào)速的可靠性不斷提高，同時(shí)可以長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，從而滿足某些場(chǎng)合不停機(jī)檢修的要求或是對(duì)可靠性的特殊要求。

（3）向著高精度轉(zhuǎn)速控制的方向不斷發(fā)展。相較于直流調(diào)速，交流變頻調(diào)速除了控制部分具有同樣良好的性能，其異步電動(dòng)機(jī)本身固有的優(yōu)點(diǎn)極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的控制性能。此外，使用數(shù)字鎖相控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)速精度可達(dá)到0.002%，這是直流調(diào)速所無法實(shí)現(xiàn)的。

4 系統(tǒng)化、綠色化和集成化的發(fā)展

電氣傳動(dòng)技術(shù)日后的發(fā)展必然是將逆變器、電網(wǎng)、整流器、控制系統(tǒng)和生產(chǎn)機(jī)械作為一個(gè)整體，從系統(tǒng)上進(jìn)行整體考慮，例如要求和上位控制的可編程控制器通過串行通信連接，一般具有串行通訊標(biāo)準(zhǔn)功能（RS-485、RS-232），此外還通過專用的開放總線方式來運(yùn)行。

近年來越來越多的學(xué)者和廠家將研究重點(diǎn)放在了清潔電能變流器的開發(fā)上，致力于使變流器的功率因素接近于1，通過減少負(fù)載側(cè)和網(wǎng)側(cè)的諧波分量來降低對(duì)電網(wǎng)的危害和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。目前已經(jīng)投入使用的清潔電能變流器有：多單元串聯(lián)的中壓變換器、雙PWM交-直-交變換器、多電平中壓變換器等。從這個(gè)意義上而言，電氣傳動(dòng)技術(shù)日益向著綠色化的方向不斷發(fā)展。

緊湊型變流器要求控制元件和功率具有較高的集成度，其中包括緊湊型的光耦合器、智能化的功率模塊、使用新型電工材料的小體積變壓器和電容器、高頻率的開關(guān)電源等。這就意味著，電氣傳動(dòng)技術(shù)向著集成化的方向不斷發(fā)展，相關(guān)裝置的尺寸不斷縮小。

5 電力電子變換器是物質(zhì)能量流和信息流間必需的接口

作為物質(zhì)能量流和信息流間必需的接口，電力電子變換器經(jīng)歷了如下發(fā)展歷程：晶閘管→GTR和GTO→IGBT，其中IGBT目前的電流和電壓容量還比較有限，一般只適用于小中容量的低壓電氣傳動(dòng)使用，而GTO適合于大容量的低壓電氣傳動(dòng)，但是GTO的可靠性還有待提高。日后電力電子變換器的發(fā)展方向是集成化、模塊化、改善封裝、高頻化和使用新型材料等，它可以為電氣傳動(dòng)的智能化和信息化提供強(qiáng)有力的保障。在電力電子變換器中，主要由全控器件組成的斬波器/PWM變換器、晶閘管相控整流器來控制直流電機(jī)，由變壓變頻器來控制交流電機(jī)。

綜上所述，電氣傳動(dòng)技術(shù)在我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)（如微電子技術(shù)和傳感技術(shù)等）融入到電氣傳動(dòng)技術(shù)的研究中，這促使電氣傳動(dòng)技術(shù)不斷向著實(shí)用化、智能化、信息化、交流化、數(shù)字化、集成化和綠色化的發(fā)展方向。

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