[论文]电机系统控制技术研究

《[论文]电机系统控制技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、电机系统控制技术研究、控制装置的开发及工程化推广一、背景和意义电能便于使用、输送和控制，是最主要的二次能源。电机是实现机电能量转换的载体，广泛应用于工业、农业、国防和交通等领域，在国民经济发展中具有举足轻重的作用和地位。电机系统控制技术则是以电机为控制对象，通过电压、电流、频率等电气量，实现速度、角度、位移等机械量的控制，使得生产机械按照人们期望的方式运行，以满足生产工艺的需要。在电机及系统中，中小型电机及系统的用电量占工业系统总用电量的75%，占全国总发电量的50%以上。因此，中小型电机及系统是我们重点研究的对象。同时，在中小型电机的控制技术中，交流变频调速技术以其优异

2、的调速和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，以及广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为目前最有发展前途的调速方式，是我们主要的研究方向。1.1　重要性1.　应用广泛交流变频调速技术广泛应用于工业、农业、国防及交通等各个领域。目前，我国变频器市场正处于一个高速增长的时期。据统计，在过去的几年内中国变频器的市场保持着15%~20%的增长率，这个速度己经远远超过了近几年GDP的增长水平，预计至少在未来5年内将会保持15%以上的增长率。目前，中国市场上变频器安装容量(功率)的增长率实际上在20%左右，按照这样的发展速度和中国市场的需求来计算，至少在10年以后变频器市场

3、才能饱和并逐渐成熟。图1我国变频器市场销售额增长趋势图2.　提高工艺水平和效率的重要措施变频调速具有调速范围宽、控制精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用场合，如传送、卷绕、提升、起重、挤压、机床等各种机械设备控制领域，变频调速技术已得到广泛应用。变频调速不仅具有提高产品质量、成品率、生产效率，延长设备使用寿命等作用，甚至可以改变原有的工艺规范，从而提高整个设备控制的水平。目前，中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低，制造工艺和效率都不高。随着中国参加WTO，产品质量和生产效率都将面临更严峻的国际竞争，因此提高设备控制水平至关重要，大力推广和应用变频调速

4、具有相当的必要性和紧迫性。3.　主要的节能措施及手段对中小型电机及系统而言，变频器除了满足生产工艺的需要外，变频节能也是一个重要的方面。截止2008年底，中国发电机总装机容量约为8亿千瓦，电动机总装机容量约为12亿千瓦以上，2008年全年总用电量为3.427万亿千瓦时。其中，第二产业用电2.586万亿千瓦时，占全国总用电量的75.5%。在工业用电中，电机系统用电量约占75%，加上第一、三产业和居民用电中电机系统用电（许多用电设备都是用电动机驱动的），电机系统用电量约占总用电量的60%以上，即约用电2.06万亿千瓦时以上，折合标煤8.31亿吨以上，是绝对的用电耗能大户。将变

5、频技术应用到电机系统中，平均节电率可达30%以上，可为我国节约大量的能源。1.2　必要性1.　国外大企业（如ABB、SIEMENS、安川等公司）将电机及系统作为一个整体来研究，对电机技术、变频技术都有深入、全面的研究。而我国则是各自为政，电机生产厂家不研究变频技术、变频器生产厂家不研究电机技术，从而产生电机与控制技术的脱节及匹配较差的问题，导致电机技术、控制技术与国外的差距越来越大。2.　变频技术与国外差距大。目前，国产变频器使用的大部分是恒压/频比控制技术，国外的变频器采用的几乎都是矢量控制技术和直接转矩控制技术。因此，我国国产变频器大都应用在风机、水泵及简易的机械设备

6、等低端行业，而轧钢、造纸、牵引、提升等中高端领域几乎全部是国外产品。这就严重制约了我国装备制造业的技术提升和发展。3.　国产变频器市场占有率低。目前，虽然国内变频器市场庞大，但国产变频器的市场占有率不到30%，70%的市场为国外产品占有，大大制约了民族工业的发展。因此，电机及其系统控制技术的深入研究，可以带动我国电机行业的技术进步，推动我国电机行业从传统行业向高新技术行业发展，从而提升我国装备制造业的水平。1.3　可行性1.　国家政策导向。我国将“电机系统节能”立为十大节能领域之一，同时将变频器产业列入国家重点支持的8大高新技术领域之一。2.　我国的大部分高等院校都在进行

7、变频技术的研究，基本上掌握了变频矢量控制技术、直接转矩控制技术的数学模型、核心算法等关键技术，为变频技术的进一步研究奠定了理论基础。3.　我所从上世纪70年代就已开展交流变频技术的研究，取得了不少科技成果，并拥有一批从事电力电子开发的专业人才。通过多年的努力，研发出VF7系列、VF8系列、VF9系列、VF10系列、VF12系列、VC2000系列、VC3000系列、VC3100系列、VC3200系列等变频器产品，特别是VC3000系列高性能矢量控制变频器，其性能已达到国内领先水平、接近国外先进水平。1.4　建成后对行业技术进步的