2025亞洲國際動力傳動與控制技術展覽會PTC ASIA

時間：2025年10月28-31日

地址：上海新國際博覽中心

作為實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎和推動力，電氣傳動技術是電力電子與電機及其控制相結合的產物，在我國經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

電氣傳動技術是指通過電動機將電能轉化為機械能，然后帶動各種類型的交通車輛、生產機械和生活設備等運行。自十九世紀發(fā)明電動機以來，電氣傳動技術被廣泛地應用于電力、冶金、水力、化工和石油等行業(yè)中，成為工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎和推動力。近年來隨著電力電子技術、傳感技術和微電子技術的快速發(fā)展，電氣傳動技術正面臨著一場歷史革命，交流調速取代直流調速已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，這促使電氣傳動技術向著智能化和信息化的方向不斷發(fā)展。

1 電氣傳動的分類

按照所使用的傳動裝置類型，可將電氣傳動分為直流電氣傳動和交流電氣傳動，兩者所使用的電動機分別為直流電動機和交流電動機。在二十世紀八十年代以前，直流電氣傳動在高性能的電氣傳動領域占據(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機本身難以克服的缺點，主要是容量、電流和電壓的上限值所帶來的約束。二十世紀八十年代以后，伴隨著計算機控制技術和電力電子技術的發(fā)展，交流電氣傳動的應用日益增多，其在高性能的電氣傳動領域多占比例不斷上升。

（1）直流電氣傳動。直流電動機有三種調速方式，分別為弱磁升速、調壓調速和變電阻調速。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，因此調壓調速方式目前的應用為廣泛。自應用以來，直流電氣傳動經(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。交流異步電動機有三種調速方式，分別為轉差功率回饋型調速、轉差功率消耗型調速和轉差功率不變型調速，其中轉差功率不變型調速是目前應用廣和效率高的調速方式。自應用以來，交流電氣傳動經(jīng)歷了如下的發(fā)展趨勢：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；轉速開環(huán)的恒壓頻比控制→轉速閉環(huán)轉差頻率控制→矢量控制→解耦控制→模糊控制。

2 電氣傳動控制的主要措施

機械控制是早的自動控制措施，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，這極大地促進了電子控制的發(fā)展，目前電氣傳動系統(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，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)能夠進行故障的自我診斷，從而提高診斷結果的可靠性和診斷過程的智能化；數(shù)字控制器能夠實現(xiàn)模擬控制所無法實現(xiàn)的多種復雜控制策略。

3 交流變頻調速的發(fā)展

隨著小功率晶體管和普通晶閘管的實用化，交流變頻調速以其優(yōu)異的制動性能、高功率因素和低能耗逐漸成為了交流調速的主流。作為既有弱電存在又有強電存在的綜合調速技術，交流變頻調速要同時處理信息的可靠傳輸和電能向機械能的轉換，因此它的共性技術包括控制和功率兩個部分，其核心是解決智能功率模塊和新型嵌入式控制器件的應用技術問題，以及硬件和軟件開發(fā)的相關技術問題。近年來隨著微電子技術和電力電子技術的發(fā)展，交流變頻調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的方向不斷發(fā)展。交流變頻調速系統(tǒng)已由中小容量發(fā)展到大容量和特大容量等級，其性能指標問題也得到了解決，從而彌補了直流調速系統(tǒng)在特大容量調速時的空白。

（2）向著長期連續(xù)運行和高可靠性的方向不斷發(fā)展。交流變頻調速的可靠性不斷提高，同時可以長期連續(xù)運行，從而滿足某些場合不停機檢修的要求或是對可靠性的特殊要求。

（3）向著高精度轉速控制的方向不斷發(fā)展。相較于直流調速，交流變頻調速除了控制部分具有同樣良好的性能，其異步電動機本身固有的優(yōu)點極大地提高了整個系統(tǒng)的控制性能。此外，使用數(shù)字鎖相控制的異步電動機變頻調速系統(tǒng)，其調速精度可達到0.002%，這是直流調速所無法實現(xiàn)的。

4 系統(tǒng)化、綠色化和集成化的發(fā)展

電氣傳動技術日后的發(fā)展必然是將逆變器、電網(wǎng)、整流器、控制系統(tǒng)和生產機械作為一個整體，從系統(tǒng)上進行整體考慮，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準功能（RS-485、RS-232），此外還通過專用的開放總線方式來運行。

近年來越來越多的學者和廠家將研究重點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，通過減少負載側和網(wǎng)側的諧波分量來降低對電網(wǎng)的危害和電動機的轉矩脈動。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。從這個意義上而言，電氣傳動技術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、高頻率的開關電源等。這就意味著，電氣傳動技術向著集成化的方向不斷發(fā)展，相關裝置的尺寸不斷縮小。

5 電力電子變換器是物質能量流和信息流間必需的接口

作為物質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使用，而GTO適合于大容量的低壓電氣傳動，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，它可以為電氣傳動的智能化和信息化提供強有力的保障。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，由變壓變頻器來控制交流電機。

綜上所述，電氣傳動技術在我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的先進技術（如微電子技術和傳感技術等）融入到電氣傳動技術的研究中，這促使電氣傳動技術不斷向著實用化、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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