新型自控变频同步电机前景广阔

7    进入21世纪以来，随着其新兴应用领域的不断拓宽和节能环保的新要求，同步电机正在发展成为新型机电一体化交流调速系统，具有潜在的竞争力，在航空航天、高精度机床、超高速电机运行等诸多领域具有独特的优势。

    随着全数字化矢量控制变频调速技术的商品化，同步电动机交流电力拖动系统的技术性能，达到并超过了直流电动机电力拖动系统。交流变频同步电动机集直流电动机和交流电动机优点于一身，既具有直流电动机优良的调速性能，大的过载能力；又具有交流电动机体积小、重量轻、效率高，结构简单，免维护，运行安全可靠等优点，很有发展前途。

    交流同步电动机已成为交流可调转动中的一颗新星，特别是永磁同步电动机，电机获得无刷结构，功率因数高，效率也高，转子转速严格与电源频率保持同步。

    自控变频同步电机是伴随电力电子技术、微电机技术、自动控制理论的进步发展起来的“电子控制电动机”成功范例，兼具有传统交直流传动特点，采用自控式调频工作方式，从根本上解决了阻碍同步电机广泛应用的振荡、失步的问题，同时具有运行效率高、可靠性好、调速范围宽、动态响应好、适用于高速、恶劣环境等优点，已成为电气传动发展的标志之一。可以预见，新型自控式变频同步电机仍将不断出现。

    自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似，用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器，如采用交—直—交变压变频器时叫做“直流无换向器电机”或称“无刷直流电动机”。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器，现正开发无转子位置传感器的系统。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制，其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。

    当今信息技术高度发展，各种计算机外设和办公自动化设备也随之高度发展，与其配套的关键部件微电机需求量大，精度和性能要求也越来越高。对这类微电机的要求是小型化、薄形化、高速、长寿命、高可靠、低噪声和低振动，精度要求更是特别高。同时，其在工业自动化领域的运行控制中扮演了十分重要的角色，应用场合的不同对伺服电动机的控制性能要求也不尽相同。

    据了解，近10年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。这为电机提供了巨大的市场和发展空间。

    进入21世纪以来，随着其新兴应用领域的不断拓宽和节能环保的新要求，今后自控变频同步电机的研究焦点和发展方向是什么呢？经过研究，笔者认为，相对于发展较为成熟的无换向器电动机，同步电机正在发展成为新型机电一体化交流调速系统，具有潜在的竞争力，在航空航天、高精度机床、超高速电机运行等诸多领域具有独特的优势。

    笔者认为，包括电动机本体、功率变换器、控制器位置检测器在内的整体非线性仿真建模及系统设计；引用先进控制策略来提高同步电机的动态性能和功能指标；无位置传感器自控变频电机转子位置间接检测以及瞬时转矩脉动、振荡、噪声分析与控制将是未来研究的热点和难点。