绪论

直流电动机具有良好的启动、制动性能，适应于大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域得到了广泛的应用。近年来，高性能交流调速技术发展得很快，交流调速有逐步取代直流调速系统的趋势。然而，直流拖动系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟；而且从控制的角度看，它也是交流拖动控制系统的基础。因此，首先应该很好地掌握直流拖动控制系统。

直流电动机转速和其他参量之间的关系可表示为

式中 n——转速（r/min）；

U——电枢电压（V）；

I——电枢电流（A）；

R——电枢回路总电阻（Ω）；

Φ——励磁磁通（Wb）；

Ke——由电动机结构决定的电动势常数。

由上式可以看出，调节电动机的转速有三种方法：

（1）调节电枢供电电压U；

（2）减弱励磁磁通Φ；

（3）改变电枢回路电阻R。

对于要求在一定的范围内无级平滑调速的系统来说，调节电枢供电电压的方式最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上进行小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。

直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。在20世纪上半叶，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电动机，而约占电力拖动80%以上的不变拖动系统则采用交流电动机。直到20世纪六七十年代，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，使高性能交流调速系统应运而生，交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破了。这时，直流电动机和交流电动机相比的缺点日益显露出来。例如，具有电刷和换向器，因而必须经常检查维修，换向火花使它的应用环境受到限制，换向能力限制了直流电动机的容量和速度（极限容量与转速之积约为106kW·r/min），等等。于是，用交流可调拖动取代直流可调拖动的呼声越来越强烈，交流拖动控制系统已经成为当前电力拖动的主要发展方向。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两大类，每种电动机又都有不同类型的调速方法。交流电动机转速与其他参量之间的关系为

式中 n——电动机转速（r/min）；

f1——电动机定子频率（Hz）；

p——定子绕组磁场极对数；

S——转差率。

由上式可以看出，调节电动机的转速有三种方法：

（1）调节定子绕组频率f1；

（2）调节电动机磁场极对数p；

（3）调节转差率S。

从调速性能上看，目前变频调速几乎可以与直流调速相媲美。而交流调速系统的关键设备是变频器。

工业变频器经过许多年的发展，现在已经处于普及应用阶段。而在我国，多数企业的工程技术人员对工业变频器的了解还处于初级阶段。高等学校的学生毕业后即将面对的企业环境技术性强，要求学生有较强的动手能力，所以在学习了《电动机拖动》、《电力电子变流技术》、《电力拖动自动控制系统》等专业课理论后，进行交直流调速系统的综合实训很有必要。