什么是电力传动/电机拖动？一文读懂电力传动

Question

如题所述

Answer 1

电力传动，即电力驱动与控制的核心，围绕电机调速展开，分为直流与交流两大类别，它们的发展历程与技术革新息息相关。历史上，直流调速曾独占鳌头，但随着科技的进步，交流调速迅速崭露头角，尤其在满足力矩和速度需求上，交流传动日益占据主导地位。

电力传动系统由电动机、工作机构、控制设备和电源组成，其中电力电子变流装置是关键组件，它负责调节电机的工作参数，使得电力传动技术得以从电动机的诞生起，随着电力系统的商业化应用而不断发展。直流电机依赖直流电源，而交流电机则是现代电力传动的主流。20世纪30年代，汞弧整流器和晶闸管的出现推动了变流技术的飞跃，1958年以后的晶闸管整流器时代，以及GTO、GTR、IGBT等全控器件的出现，进一步推动了直流和交流调速技术的革新，矢量控制和静止Scherbius系统的串级调速技术也在交流传动中取得了显著进展。

直流电机曾因其控制便利性备受青睐，但交流传动技术如矢量控制（FOC/VC）和直接转矩控制（DTC）的提升，使得交流电机在性能上接近直流系统。现代变频调速技术使得交流传动系统广泛应用于工业领域，而直流系统在重型机械等特定场景中依然有其不可替代的地位。

电力传动电机的种类繁多，包括直流电机、交流电机和特殊电机。直流电机适用于直流传动，交流电机则适用于交流传动，特殊电机则根据特定需求设计。电力传动的目标可以是调速或位置随动，每种类型都有其独特的优势和适用场景。

交流电机调速技术复杂且高效，异步电机通过调节电压、转子电阻或功率变换装置，异步电机的VVVF调速技术则兼顾电压频率和幅值调节以保持恒定转矩。而同步电机，如PMSM，通过控制定子电压频率来实现精准同步。

在电机控制技术上，Felix Blaschke在1971年的论文中提出的Field Oriented Control（FOC）为异步电机带来了类似直流电机的控制能力。FOC，即矢量控制，是现代电机控制技术的基石。DTC则在1985年出现，它简化了控制过程，直接控制电压，为更平滑的控制提供了可能。这些高级控制方法在各个行业得到了广泛应用。

特殊电机如PMBLDCM、PMSM和Syncrel，各自利用独特的磁设计和控制策略，为特定应用场合提供高效、精确的驱动解决方案。其中，水磁同步电机和铁磁齿状转子的结合，造就了同步磁阻电机，其控制简单、效率高且转矩密度大。

尽管开关磁阻电机以结构紧凑和调速性能出色著称，但其噪声和转矩脉动问题也较为显著，适合于应对恶劣工作环境。电力电子脉宽调制（PWM）技术的应用使得电压和频率可调，但同时也带来了谐波和电压瞬变问题，需要相应的滤波技术和绝缘强化措施来确保系统的稳定和安全。

综上，电力传动技术在电机调速、控制方法和特殊电机应用上展现了丰富的内涵，不断推动着工业进步和技术创新。无论直流还是交流，每一种技术都有其独特的价值和适用场景，共同构建了现代电力传动的多元世界。