速控制的发展正处于自动化控制研究的前沿。

日益扩大的工业生产活动中的不同需求促进了交流调速传动系统的不断发展。 现代控制理论的完善和应用以及电力电子器件的突破为交流调速传动系统的推广创 造了技术支持和物质基础。这一趋势标志着不久的将来交流电动机调速传动系统将 有能力完全代替直流电动机调速传动系统。

1。2 电力电子技术发展历史

电力电子学（Power Electronics）是 1960 年之后提出的。人们习惯于从学术以 及工程技术两个角度来定义电力电子学和电力电子技术。事实上电力电子技术包含 了两种技术，即电力电子器件制造技术以及变流技术。它有囊括了电力电子器件、 电力电子电路以及电力电子装置三个部分。

半导体物理学理论的发展和半导体器件工艺制造技术的创新促使现阶段生产厂 家普遍采用单晶硅半导体材料作为电力电子器件的基本材料。近年来微电子学技术 被普遍应用于新型电力电子器件的制造中。与此同时电力电子电路也在快速发展， 通过结合电子学的理论精髓，按照相应材料的物理性质以及功能需求设计换能电路。

1957 年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管，此后电力电子技术开始发展。 即晶闸管及其变流技术的快速发展奠定了其概念和基础。70 年代后期门极可关断晶 闸管以及电力双极型晶体管诞生，再之后电力场效应管这类全控型器件也出现并高 速发展，使电力电子技术的发展迈上了新台阶。80 年代末，复合型器件绝缘栅极双 极型晶体管 IGBT 成为现代电力电子技术的主导器件，IGBT 不仅驱动功率小，通断 速率快，而且通态压降小，负载容量大，性能十分优越。集成电路的发展促进了电 力电子装置的小型化，通过各类器件的模块化集成设计来对装置小型化。这种发展 方向促使了功率集成电路（PIC）的出现，PIC 自带驱动控制以及保护电路。虽然现 阶段的 PIC 功率还不够大，但这给未来电力电子技术的发展指明了一个方向。

1。3 数字信号处理器的发展

在电动机控制系统发展前期，由于数字电子器件还没出现，因此控制系统都是 采用模拟器件组装构成。由于模拟器件易受外界因素影响，因此这种模拟控制系统 的控制精度普遍不高而且控制功能单一，还极度易老化，一旦出现故障维护成本还

很高。微处理器的出现弥补了这种缺点，使控制系统进入模数混控时代，电机专用 控制电路被广泛应用于电机控制现场，不仅降低了生产成本，还对调速传动系统的 实用性起到促进作用。

目前电动机控制系统中的控制器普遍使用单片机以及数字信号处理器，而 1980 年左右诞生的数字信号处理器（Digital Signal Processor)作为一种专用于实时快速地 处理各种数字信号算法的微处理器。高速灵活、可编程、低功耗等优点促使数字信 号处理器被广泛应用于信号处理领域。作为一种嵌入式处理器，它完全具备单片机 的所有功能，并且硬件上还支持单时钟周期的“乘加”运算。DSP 使用非常方便，能 够实时处理大量数据，并且处理精度高。数字化电动机控制系统采用 DSP 设计后， 可以通过大量相应软件算法来实现相应的控制功能，提高系统的实时控制性能，同 时降低系统的综合成本。

1。4 变频控制技术和矢量控制技术的发展

现代控制理论的不断完善以及层出不穷的新的控制方案促进了变频调速技术的 发展，因而变频调速系统已经能具备高精度、多功能以及高质量的控制性能。在调 速系统中，电动机工作状态下实际上类似于一个大电感，其能阻碍输入电流以及压 制电压突变，不同占空比的方波信号可以达到电机调速作用，因此在控制电动机工 作时，电源间断性地通过方波脉冲在特定的频率下为电动机提供电能，即将脉冲输 入信号通过作用时间平均分配。