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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：电机控制系统研究
学习中心：
层 次： 专科起点本科
专 业： 电气工程及其自动化
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2021 年03月20日
电机在电气传动和位置伺服系统中占有极其重要的位置，电机控制的目标主要是速度控制和位置控制。近年来，随着电力电子技术、微电子技术、材料技术的飞速发展，电机控制的研究成为热点，高性能电机控制系统不断更新。
普通的电机控制系统,往往要求在突然停电恢复供电后能快速启动,最大程度的提高生产效率。我们可以从增大启动电流、改善启动时间常数等角度来考虑对原有的线路进行改造,缩短启动时间,以实现最佳过渡,满足生产的要求。全文通过介绍电机系统的前景和应用，目的就是为今后自动化发展提供一些经验借鉴，更好地达到全面自动化建设。
关键词：电机系统；伺服系统；交流电机；控制
目 录
引 言
电机是与电能的生产、传输和使用有着密切关系的电磁机构。在日常生活中,电机的使用随处可见,比如:在很多场合大量使用各种电动机作为原动机,用以拖动各种机械设备；在军事、信息和各种自动控制系统中,使用大量的控制电机,作为检测!执行和计算等元件；在当今社会中,办公自动化(0A)的概念已日渐深入人心,其中也随处可见电机的身影。
电机运动控制技术以电力半导体变流器件的应用为基础,以电动机为控制对象,以自动控制理论为指导,以电子技术和微处理器控制及计算机辅助设计(CAD)为手段,并且与检测技术和数据通信技术相结合,构成一门具有相对独立性的科学技术，在生产设备和过程自动化中发挥着日益重要的作用[1]。
真正意义上的电机运动控制系统是在20世纪30年代出现的,当时是晶闸管!引燃管,而后是磁放大器、磁饱和电抗器作为静止变流器,形成了新一代电机运动控制系统。随着新型电力电子器件、自动控制理论以及微处理器技术的发展, 电机运动控制系统发生了巨大的变革。到了21世纪的今天,电机运动控制系统的技术水平更是提高到了一个新的高度,无论是应用的广泛程度,还是研究的深入程度都是过去人们想象不到的。目前，国内外电机控制有关研究工作正围绕电机控制策略、计算机辅助技术、电机控制器、电力电子技术、无速度传感器技术等方面展开。
1 电机控制系统介绍
1.1 电机控制系统的基本组成
电机控制系统的基本组成框图如图1.1所示。
图1.1 电机控制系统的组成框图
1.1.1 电动机
电动机是电机运动控制系统的控制对象，主要分为以下三类：
1.直流电动机----结构复杂，制造成本高，电刷和换向器限制了它的转速与容量。优点：易于控制。
2.交流异步电动机----结构简单、制造容易，无需机械换向器，其允许转速与容量均大于直流电动机。
3.同步电动机----转速等于同步转速，具有机械特性硬，在恒频电源供电时调速较为困难，变频器的诞生不仅解决了同步电动机的调速，还解决了其起动和失步问题，有效地促进了同步电动机在运动控制中的应用[2]。
1.1.2 功率放大与变换装置
功率放大与变换装置是电机运动控制系统的执行手段，主要由电力电子器件组成。
电力电子器件的发展历程：
第一代：半控型器件，如SCR，方便地应用于相控整流器(AC→DC)和有源逆变器(DC→AC) ，但用于无源逆变(DC→AC)或直流PWM方式调压（DC→DC）时，必须增加强迫换流回路，使电路结构复杂。
第二代：全控型器件，如GTO、BJT、IGBT、MOSFET等 。此类器件用于无源逆变(DC→AC) 和直流调压（DC→DC）时，无须强迫换流回路，主回路结构简单。另一个特点是可以大大提高开关频率，用脉宽调制（PWM）技术控制功率器件的开通与关断，可大大提高可控电源的质量。
第三代：特点是由单一的器件发展为具有驱动、保护功能的复合功率模块，提高了使用的安全性和可靠性。
1.1.3 控制器
1.模拟控制器：模拟控制器常用运算放大器及相应的电气元件实现，具有物理概念清晰、控制信号流向直观等优点，其控制规律体现在硬件电路和所用的器件上，因而线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响[3]。
2.数字控制器：硬件电路标准化程度高、制作成本低、而且不受器件温度漂移的影响。控制规律体现在软件上，修改起来灵活方便。此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制器无法实现的功能。
