原理结构图如图4.3.4-1所示。
控制装置调速系统电气传动系统电动机生产机械 图4.3.4-1 电气传动系统组成和原理
调速传动的控制装置主要是各种电力电子变流器，它为电动机提供可控的直流或交流，并成为弱电控制强电的媒介。谈到电力电子变流器，这里有必要对电力电子技术进行简要介绍。电力电子技术的前身是汞整流器、闸流管变流技术，它致力于研究电力电子变流器。电力电子技术从20世纪五十年代发展至今，经历了整流器时代、逆变时代、变频时代三个阶段。整流器时代的特征是以晶闸管及其相控变流技术为代表；逆变时代的特征是以大功率晶闸管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）等自关断电力电子器件及逆变技术为代表；1990年以后，进入复合电力电子器件及变频技术为代表的变频时代，这一时期，变频技术和变频器得到了空前发展。目前，相当多的交流传动系统都是利用变频实现调速的。电动机是一种能量转换设备，实现电能向机械能的转换，借助传动机构以拖动生产机械的运转。
调速系统是一个自动控制系统，本身并不包括在传动系统中，属于弱电范畴，而电气传动系统属于强电范畴。自动控制是一门理论性很强的学科，限于篇幅和为避免陷入不必要的细节，这里仅以微机控制调速为例对调速的基本原理作简要
的说明。
从概念上讲，任何调速系统（包括模拟控制系统和微机控制系统）的基本构成都包括转速给定、转速反馈、控制器、驱动装置和电动机。但与传统的模拟控制系统相比，微机控制的调速系统有许多质的差别。微机控制的调速系统的基本结构如图4.3.4-1，虚线框代表微机。
状态量给定控制器功率变换器电动机状态量检测传感器图4.3.4-1 微机控制调速系统的基本结构
（1）电气传动系统状态量的微机检测
状态量的检测是微机控制在电气传动系统的基本组成环节，直接关系到系统的控制性能。常用的状态量包括转速、角位移、直线位移以及电流、电压等。
1）转速检测
用于转速检测的传感器可分为两类：一类是输出为脉冲量的传感器，一般称为增量式脉冲发生器，包括光电式脉冲发生器、磁电式脉冲发生器、旋转式感应同步器等；另一类是输出为模拟量的传感器，即传统的测速发电机。由微机和转速检测的传感器组成的测速装置，应考虑分辨率、测速精度和检测时间这3个主要性能指标。
脉冲式传感器测速装置包括一个脉冲发生器和一个由微机接口芯片等元件构成的检测变换与控制电路。脉冲发生器与与被测转轴硬性联结，转轴每旋转一周脉冲发生器输出一固定的脉冲数，其输出脉冲的频率与转速成正比。通常有三种测速方法：脉冲数（M）测速法、脉冲周期（T）测速法以及脉冲数/脉冲周期（M/T）测速法。目前普遍采用M/T测速法。
模拟式传感器检测转速采用测速发电机，模拟信号需要经过A/D转换再输入微机。
2）位置检测
电气传动位置控制随动系统，如轧钢机的压下装置、数控机床的进给部分等都必须进行位移检测，以实现位置反馈控制。
常用的测量位移的传感器有转角-数字编码器、旋转变压器、自整角机、感应同步器和其它种类的传感器。
3）电流和电压检测
对电流、电压检测，都是将传感器的输出经变换电路变成标准的模拟电压信号，经过A/D转换后输入微机。通常包括平均值、最大值和瞬时值3中测量。
（2）电气传动微机控制系统
电气传动微机控制系统包括：相控功率变换器的微机控制和脉宽调制式功率变换器的微机控制。
电气传动系统中使用的相控功率变换器有可控整流器、交流调压器和交流变频器等。它们通常由半控型晶闸管组成，输入侧是工频交流电源，通过改变晶闸管触发脉冲控制角的大小，控制晶闸管的导通时刻，实现相应的功率控制。在已知电源频率的情况下，控制角α的电角度值可变换成时间tα。由微机控制定时器从某一时刻（一般为α=0时刻）起，对时间tα定时，定时时间一到即向相应的晶闸管发出触发脉冲。改变定时时间常数就相当于改变控制角，从而实现对功率变换器输出的控制。所以，微机控制的相位控制关键在于数字触发器的实现。
脉宽调制式功率变换器的微机控制有直流脉宽调制（PWM）变换器的微机控制、脉幅调制（PAM）晶闸管变频器的微机控制和脉宽调制变频器的微机控制。微机控制的关键在于定时，包括脉冲开始时刻和结束时刻。
电阻两端的电压与通过它的电流成正比，其伏安特性曲线为直线这类电阻称为线性电阻，其电阻值为常数；反之，电阻两端的电压与通过它的电流不是线性关系称为非线性电阻，其电阻值不是常数。一般常温下金属导体的电阻是线性电阻，在其额定功率内，其伏安特性曲线为直线。象热敏电阻、光敏电阻等，在不同的电压、电流情况下，电阻值不同，伏安特性曲线为非线性。
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