摘要：电气自动化专业在我国各种大专院校设立已经有五、六十个年头了，从一开始的工业企业电气自动化专业到现在的电气工程及其自动化专业，经历了许多次的改变和调整。这个专业的学习难度大、涉及范围广、专业性强，一直以来都备受电气专业教育的青睐。由于电气自动化专业本身所具有的特点，吸引着许多专业人士的兴趣，在这里我们就来介绍一下电气自动化专业技术的发展历史以及未来的发展趋势。
关键词：PWM 逆变器 变频器 单片机
一、半控型晶闸管逐渐淘汰，全控型电力电子开关成为新产品
由于目前所能生产的电流/电压定额和开关时间的不同，各种器件各有其应用范围。 50 年代末出现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是第一代电子电力器件，在我国至今仍广泛用于直流和交流传动控制系统。随着交流变频技术的兴起，相继出现了全控式器件 ― CTR、 GTO 、 P - MOSEFT 等。这是第二代电力电子器件。
驱动电路只需要在器件开通时提供容性充电电流，而关断时提供放电电流即可，因此驱动电路很简单。由于GIR 、GTO 等双极性全控性器件必须要有较大的控制电流，因而使门极控制电路非常庞大，从而促进厂新一代具有高输人阻抗的 MOS 结构电力半导体器件的一切。功率 MOSFET 是一种电压驱动器件，基本上不要求稳定的驱动电流，
IGBT和MGT 这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时，模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在模块化和复合化思路的基础上，其发展便是功率集成电路 PIC，而且驱动电路、过压过流保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起，形成一个整体，这可以算作第四代电力电子器件。
二、变换器电路的迅猛发展
随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电子器件进入第二代后，更多是采用PWM 变换器了。采用PWM方式后，提高了功率因数，减少 了高次谐波对电冈的影响，解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。
传统的逆变器是挂在稳定的直流母线上，电力电子器件是在高电压下进行转换的“硬开关”，其开关损耗较大，限制了开关在频率上的提高。而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上，使电力电子器件在零电压或零电流下转换，即工作在所谓的‘软开关’状态下，从而使开关损耗降低到零。PWM 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上，使电机绕组产生振动而发出噪声。为了解决这个问题，一种方法是提高开关频率，使之超过人耳能感受的范围，但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断，开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。
三、交流调速矢量控制的出现
矢量控制的基本思想是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，分别加以控制。这种解耦，實际上是把异步电动机的物理模型设法等效地变换成类似于直流电动机的模式，这种等效变换是借助于坐标变换完成的。1971 年，德国学者 F ， Blaschke 发表论文阐明了交流电机磁场定向即矢量控制的原理，为交流传动高性能控制奠定了理论基础。
大致来说，直接转矩控制，用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下分析计算与控制电流电动机的转矩。采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Band 一 Band 控制）产生 PWM 信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。 1985 年德国鲁尔大学的 Depenbrock 教授首次提出了直接转矩控制的理论，接着 1987 年又把它推 广到弱磁调速范围。
四、 变频器的广泛应用
第一代是普通功能型 U / F 控制型，多采用 16 位 CPU 。第二代为高功能型 U /F 型，采用 32位DSP或双 16 位CPU 进行控制，这类变频器目前占市场份额最大。它采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器.具有挖土机和“无跳闸”能力，也称为“无跳闸变频器”。第三代为高动态性能矢量控制型。它可选择 U /F频率开环控制、无速度传感器矢量控制和有速度传感器矢量控制，实现了闭环控制的自优化；采用全数字控制，可通过软件实现参数自动设定，实现变结构控制和自适应控制，
五、工控机的广泛推广
在电机控制方面，还有专用于产生 PWM 控制信号的 HEF4752 、 MA818 等应用也相当广泛。在集成电路方面，需要重点说明的是集成模拟乘法器和集成锁相环路及集成时基电路在自动控制系统中运用很广。
以 MCS-51为代表白 8 位机虽然占主导地位，但功能简单，指令集短小，可靠性高，保密性高，而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外，单片机的开发手段也更加丰富，除用汇编语言外，更多地是采用模块化的语言。
ASIC中有编程逻辑阵列 PLD。 PLD力现有四种类型的器件： PROM 、 FPLA 、 PAL、 GAL 。 GAL是 PAL的第二代产品，它可以在线电擦洗，与TTL兼容，有较高的响应速度，有可编程的保密位等优点。在逻辑电路方面，值得注意的是用专用芯片（ ASIC）进行逻辑设计。
六、结束语
总的来说，我们可以通过了解电气自动化技术的发展史，从中发现此技术是一种综合性强、，专业技术强、发展远景广大的学科。可这么说它在国民生产、生活中起着举足轻重的作用，几乎无处不在，遍布一切领域。在当今社会经济快速发展的今天，我们相信电气自动化技术也会随着科技的发展而更加充满生机。
参考文献：
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