现在我们主要使用的是直流电机和交流电机两大类，两者相比较可知，直流 电机结构上存在机械换向器、电刷而使其具有下述缺点[4]：

（1）直流电动机的机械换向器制造流程复杂，制造成本较高，它的成本要比 同等重量的笼型异步电动机贵好几倍，单位重量的功率要少一倍。

（2）由于存在机械换向器和电刷。电机结构设计制造困难，体积增大很多。

（3）直流电动机的应用场合也会受到限制。在易燃、易爆、多尘、多腐蚀性 气体等环境恶劣的场合，不能使用直流电动机。

（4）直流电动机的输入功率除励磁外，其余都是要先通过换向器流入电枢， 则电机效率较低。中大功率由于转子散热条件差，要进行风冷或水冷使其快速冷 却。

（5）换向器和电刷使用时很容易磨损损坏，需要经常更换，这样系统的可靠 性大大降低，也增加了维护和保养费用。

由上面所论述可知，直流电机具有先天的缺陷，限制了其继续发展，而交流 电机发展前景广阔，已经得到人们的高度认可。

1。2 交流电机调速技术的发展与现状

交流电机调速技术包含电力电子功率变换装置、微电子装置以及控制理论组 成，从而实现控制电机的转速及位置的要求。现在交流调速技术已经应用到精密

控制的调速领域[5]。

（1）电力电子器件的发展 现代交流调速系统的最基础部分是电力电子器件，它最直接的影响着交流

调速技术。贝尔在 1956 年发明晶闸管，经过 60 年代发展后，出现了高压大电流 一系列产品。20 世纪 70 年代，三极管已进入工业应用阶段，功率场效应管开始 进入实用阶段，标志着电力半导体器件进入高频化阶段。双极型复合器件在 20 世纪 80 年代出现后，吸引了很多人的注意。绝缘栅双极型晶体管 IGBT 和 MOS 栅控晶闸管(MCT)最有发展前景。GTO、GTR、IGBT 以及智能功率模块 IPM [6] 被广泛应用到低压交流电机传动控制中。功率集成电路（HVIC）和智能化功率 集成电路是 80 年代的重要发明。前者较简单，后者具有一些特定功能，如信号 测试、系统保护等，它实际是小型化的功率变换器件。

（2）模拟控制到数字控制的发展 交流电机刚开始是模拟控制，逐渐向数字控制发展。数字控制器与模拟控制

器相比较而言，具有很多优点，如：控制精度高、系统灵活性好、可靠性高等等。 功率器件工作在开关的方式非常适合数字控制。现在最流行的是使用专用集成电 路模块、单片机、DSP 解决电机控制器的庞大计算量和速度要求 [7]。最近几年， 一些集成化的 DSP 芯片性能已得到很大提升，价格也比较低，一些低端产品的 价格和单片机差不多，但性价比却优于单片机，越来越多的用户开始选用 DSP 器件 [8]。

（3）电机控制理论发展 矢量变换使交流调速具有和直流调速相当的精度。直接转矩控制原理对交流

电机的转矩直接进行控制。近年来，一些先进的智能控制也逐渐应用到交流调速 中，如自适应控制、神经网络控制等 [9]。

由调压调速到变频调速，各种技术发展已基本成熟。人们已经认可交流调速 性能，市场占有率势必将会超过直流调速[10]。交流电机具有强耦合性、数学模 型复杂，也造成了转矩控制麻烦。

目前交流调速技术主要向以下三方面改进发展：（1）节能，恒速改造为交流 调速；（2）减少费用，交流调速取代直流调速；（3）应用到直流调速不能应用的 场合，如煤矿、大容量、高速电动机车。