隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯示出來。由于換向器的存在，使直流電動機的維護工作量加大，單機容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。人們轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、便于維護、價格低廉的異步電動機，但異步電動機的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)要求，于是，從20世紀30年代開始，人們就致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，然而進展緩慢。在相當(dāng)長時期內(nèi)，直流調(diào)速一直以性能優(yōu)良領(lǐng)先于交流調(diào)速。

調(diào)速技術(shù)的發(fā)展歷程160年代以后

60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相媲美、相競爭，目前，交流調(diào)速已進入逐步替代直流調(diào)速的時代。電力電子器件的發(fā)展為交流調(diào)速奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。50年代末出現(xiàn)了晶閘管，由晶閘管構(gòu)成的靜止變頻電源輸出方波或階梯波的交變電壓，取代旋轉(zhuǎn)變頻機組實現(xiàn)了變頻調(diào)速，然而晶閘管屬于半控型器件，可以控制導(dǎo)通，但不能由門極控制關(guān)斷，因此由普通晶閘管組成的逆變器用于交流調(diào)速必須附加強迫換相電路。

270年代以后

70年代以后，功率晶體管、門極關(guān)斷晶閘管、功率MOS場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管、MOS控制晶閘管等已先后問世，這些器件都是既能控制導(dǎo)通又能控制關(guān)斷的自關(guān)斷器件，又稱全控型器件。它不再需要強迫換相電路，使得逆變器構(gòu)成簡單、結(jié)構(gòu)緊湊。IGBT由于兼有功率MOS場效應(yīng)晶體管和功率晶體管的優(yōu)點，是用于中小功率目前最為流行的器件，MOS控制晶閘管則綜合了晶閘管的高電壓、大電流特性和功率MOS場效應(yīng)晶體管的快速開關(guān)特性，是極有發(fā)展前景的大功率、高頻功率開關(guān)器件。電力電子器件正在向大功率化、高頻化、模塊化、智能化發(fā)展。

380年代以后

80年代以后出現(xiàn)的功率集成電路，集功率開關(guān)器件、驅(qū)動電路、保護電路、接口電路于一體，目前已應(yīng)用于交流調(diào)速的智能功率模塊采用IGBT作為功率開關(guān)，含有電流傳感器、驅(qū)動電路及過載、短路、超溫、欠電壓保護電路，實現(xiàn)了信號處理、故障診斷、自我保護等多種智能功能，既減少了棒模、減輕了重量，又提高了可靠性，使用、維護都更加方便，是功率器件的重要發(fā)展方向。

變頻調(diào)速技術(shù)進入了新時代

隨著新型電力電子器件的不斷涌現(xiàn)，變頻技術(shù)獲得飛速發(fā)展。以普通晶閘管構(gòu)成的方波形逆變器被全控型高頻率開關(guān)器件組成的脈寬調(diào)制逆變器取代后，SPWM逆變器及其專用芯片得到了普遍應(yīng)用。磁通跟蹤型PWM逆變器以不同的開關(guān)模式在電機中產(chǎn)生的實際磁通去逼近定子磁鏈的給定軌跡——理想磁通圓，即用空間電壓矢量方法決定逆變器的開關(guān)狀態(tài)，形成PWM波形。由于控制簡單、數(shù)字化方便，已呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)SPWM的趨勢。電流跟蹤型PWM逆變器為電流控制型的電壓源逆變器，兼有電壓和電流控制型逆變器的優(yōu)點，滯環(huán)電流跟蹤型PWM逆變器更因其電流動態(tài)響應(yīng)快、實現(xiàn)方便，受到重視。

目前，隨著器件開關(guān)頻率的提高，并借助于控制模式的優(yōu)化以消除指定諧波，已使PWM逆變器的輸出波形非常逼近正弦波。但在電網(wǎng)側(cè)，盡管以不控整流器取代了相控整流器，使基波功率因數(shù)(位移因數(shù)）接近于1，然而電流諧波分量大，總功率因數(shù)仍很低，消除對電網(wǎng)的諧波污染并提高功率因數(shù)已構(gòu)成變頻技術(shù)不可回避的問題。為此，PWM整流技術(shù)的研究、新型單位功率因數(shù)變流器的開發(fā)，在國外已引起廣泛關(guān)注。PWM逆變器工作頻率的進一步提高將受到開關(guān)損耗的限制，特別是大功率逆變器，工作頻率不取決于器件開關(guān)速度而受限于開關(guān)損耗。近年研究出的諧振型逆變器是一種新型軟開關(guān)逆變器，由于應(yīng)用諧振技術(shù)使功率開關(guān)在零電壓或零電流下進行開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，開關(guān)損耗幾乎為零，使效率提高、體積減小、重量減輕、成本降低，是很有發(fā)展前景的變頻器。

交流電動機控制技術(shù)的突破

在變頻技術(shù)日新月異地發(fā)展的同時，交流電動機控制技術(shù)取得了突破性進展。由于交流電動機是多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，與直流電動機相比，轉(zhuǎn)矩控制要困難得多。70年代初提出的矢量控制理論解決了交流電動機的轉(zhuǎn)矩控制問題，應(yīng)用坐標(biāo)變換將三相系統(tǒng)等效為兩相系統(tǒng)，再經(jīng)過按轉(zhuǎn)子磁場定向的同步旋轉(zhuǎn)變換實現(xiàn)了定子電流勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量之間的解耦，從而達到對交流電動機的磁鏈和電流分別控制的目的。這樣就可以將一臺三相異步電動機等效為直流電動機來控制，因而獲得了與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣優(yōu)良的靜、動態(tài)性能，開創(chuàng)了交流調(diào)速與直流調(diào)速相競爭的時代。

直接轉(zhuǎn)矩控制是80年代中期提出的又一轉(zhuǎn)矩控制方法，其思路是把電機與逆變器看作一個整體，采用空間電壓矢量分析方法在定子坐標(biāo)系進行磁通、轉(zhuǎn)矩計算，通過磁通跟蹤型PWM逆變器的開關(guān)狀態(tài)直接控制轉(zhuǎn)矩。因此，無須對定子電流進行解耦，免去了矢量變換的復(fù)雜計算，控制結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)全數(shù)字化，目前正受到各國學(xué)者的重視。

多年來，各國學(xué)者致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究，利用檢測定子電壓、電流等容易測量的物理量進行速度估算以取代速度傳感器。其關(guān)鍵在于在線獲取速度信息，在保證較高控制精度的同時，滿足實時控制要求。速度估算的方法，除了根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算電動機轉(zhuǎn)速外，目前應(yīng)用較多的有模型參考自適應(yīng)法和擴展卡爾曼濾波法。無傳感器控制技術(shù)不需要檢測硬件，也免去了傳感器帶來的環(huán)境適應(yīng)性、安裝維護等麻煩，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本，因而引起了廣泛興趣。

微處理機引入控制系統(tǒng)，促進了模擬控制系統(tǒng)向數(shù)字控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化。數(shù)字化技術(shù)使得復(fù)雜的矢量控制得以實現(xiàn)，大大簡化了硬件，降低了成本，提高了控制精度，而自診斷功能和自調(diào)試功能的實現(xiàn)又進一步提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)約了大量人力和時間，操作、維修都更加方便。微機運算速度的提高、存儲器的大容量化，將進一步促進數(shù)字控制系統(tǒng)取代模擬控制系統(tǒng)，數(shù)字化已成為控制技術(shù)的方向。

隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流電動機控制技術(shù)的發(fā)展方興未艾，非線性解耦控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制、模糊控制等各種新的控制策略正在不斷涌現(xiàn)，展現(xiàn)出更為廣闊的前景，必將進一步推動交流變頻技術(shù)的發(fā)展。