1 引言
2006年刚刚过去。在新的一年开始,回顾近两年在电机拖动系统(Electric Drive, 以下简称为ED)学术界的热门话题、与ED发展有关的数字控制器、元器件和典型产品的技术走向、以及在应用领域中的热门话题,可以看到该领域大致的技术发展趋势。
2 学术界
2.1 IEEE会刊
在2006年IEEE-IE会刊Vol.53, No.1~2中,由德国伍普脱大学Joachim Holtz教授作为客座主编,连续登载了两集有关交流异步电动机和同步电动机在无传感器条件下的高性能控制研究成果的专辑[1CONTROL ENGINEERING China版权所有,2],共刊载了异步电动机无速度传感器控制的论文21篇、永磁同步电动机和开关磁阻电动机无位置传感器控制的论文11篇。主编写道:“在过去30年,人们对感应电机无速度传感器控制的研究一直是饶有兴趣的……。感应电机无速度传感器控制的当前主要问题是,在低速下尤其在定子零频率附近,如何获得稳
还有一个重要的主要讨论电力电子发展方向的小型国际会议FEPPCON(Future of Electronic Power Processing and Conversion)。值得一提的是,在2005年的IEEE-PE会刊和IEEE-IA[4]会刊上都介绍了FEPPCON第5届会议(2004年5月召开[5])上对包括ED的各个相关领域未来几年发展的看法www.cechina.cn,这反映了这次会议的重要程度。对文献[4]的中文翻译和点评请见[6,7]。
2.2 国际学术会议
在2006年9月我国上海召开的IPEMC’06国际学术会议上,现任IEEE-PE主席、德国亚琛大学教授R.W.De Doncker作了题为“现代电机驱动:设计和发展趋势”的大会发言[8]。他重点讨论了ED的技术动向和用于设计现代电机拖动系统的各种工具。
De Doncker教授指出,未来10年ED技术的趋势将是:
(1)提高功率密度;
(2)将有更多类型的电机和专用的驱动系统出现;
(3)为了减小体积,更多的ED将运行在更高速的范围;
(4)可在更高温度环境工作的电机、功率变换器和控制电路;
(5)具有大转矩、采用直驱的推进系统;
(6)耐高温的电力电子器件将会得到更多的应用;
(7)越来越智能化的控制方法将会减少用户调试ED并优化ED的性能。产品的即插即用(Plug-and-play)功能将变的必要。
该文给出了设计现代电机拖动系统的流程如图1所示。作者指出CONTROL ENGINEERING China版权所有,ED设计工具应具有以下基本功能:
(1)对于电机:损耗和电机效率的计算;铁心温度、温度周期和预期寿命; 噪声分析等;
(2)对于功率变换器:所有器件的电压电流额定值计算;损耗计算从而得出效率和散热方法;热分布、热循环、功率变换器的寿命;EMI分析、低通滤波器和EMI滤波器设计。
另一个值得注意的文章是,2005年9月在我国南京召开的ICMS’2005上美国威斯康星-麦迪森大学的Robert D.Lorenz教授发表的题为“未来电机驱动的关键技术”一文[9]。在该文中www.cechina.cn,R.D.Lorenz教授介绍了至今为止他所领导的研究小组的科研成果,指出了影响未来ED的5项具体的关键技术:
(1)作为整个系统的一部分控制工程网版权所有,ED可看作一个传感器为其他子系统提供所需信息,这样就增强了系统整体的功能。文中给出了通过设计负载转矩观测器而不用增加新传感器以得到负载转矩的例子。
(2)提高ED的功率转换效率将促进其更为广泛的应用。对于某些应用(例如动力牵引),高效率的ED系统将会成为首选方案。
(3)为了提高可靠性,在未来设计电机时将使其具有自传感位置、速度信息的功能。例如可设计转子凸极效应从而在运行时由此效应得到转子位置等信息。
(4)为提高并联的功率变换装置或并联器件的可