2025年电气工程的发展和趋势.pdfVIP

百学须先立志。——朱熹

···2025202544姓名：许爱文

概述：电气工程是依据电工科学中的理论基础而形成的工程技术。其中电

力技术（例如发输、交换、配用电能的技术和电力设备制造技术等）是研究能量

与电磁场运动的科学技术，而有关的电子技术（例如调节、保护、控制电能的自

动化技术和相应电子装置的制造技术等）是研究信息与电磁场运动的科学技术。

学科特点：强弱电结合，电工与电子技术结合，软硬件结合，元件与系统

结合

主要课程：电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理及应用、

信号与系统、自动控制原理、电机与拖动、电力电子技术、电力拖动自动控制

系统、电气控制技术与PLC应用、微机控制技术、电力系统分析、发电厂电气

部分、电机学、电力系统自动装置原理、电工学、高电压与绝缘技术、电气工

程专业英语、电力系统稳态分析、电力系统暂态分析、高电压技术、高压直流

输电技术、继电保护。

一．电气工程的发展现状

1.电机的拖动与控制

1.1一个多世纪以前电动机的发明使其成为工业革命以后的主要驱动力

之一。它在各种机械运动中的广泛应用使生活变得简单并最终推动了人类的进

步。逆变器的出现推动了交流电机速度和转矩控制的发展，这使得电机在仅仅

30年就应用到了不可思议的领域。功率半导体元件和数字控制技术的进步使得

电机驱动具有了鲁棒性并且能够实现高精度的位置和速度控制。交流驱动技术的

应用也带来了能源节约和系统效率的提高。这篇文章回顾了交流电机逆变技术的

发展和应用中所起的作用，并介绍了电机驱动技术的发展前景。未来更有效更强

劲的电机驱动技术的发展对于实现不污染电网系统和提高生产力这样的节能环

保型驱动很重要。

1.2电机和MOSFET驱动器之间的电桥通常由功率晶体管组成，如双极

型晶体管、MOSFET或绝缘栅双极型晶体管InsulatedGateBipolarTransistor，

IGBT）。在一些小型无刷直流电机或步进电机应用中，MOSFET

百学须先立志。——朱熹

电机速度控制的目的是对电机速度、转向或电机转

轴的位置进行控制。这需要对电机绕组所加电压进行某种方式的调制。功

率开关元件（双极型晶体管、和IGBT）可用于实现上述目

的。通过使功率开关元件以某种被控方式进行导通或关断，可调节电机绕组

所加电压以实现电机转速或转轴位置的控制。图1至5显示了一些用于直流有刷

电机、直流无刷电机、步进电机、开关磁阻电机和交流感应电机的典型驱

动控制结构图

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

1.3

调速部分主要介绍单闭环、双闭环直流调速系统和以全控型功率器件为主的直流

脉宽调速系统等内容；交流调速部分主要包括基于异步电动机稳态模型的调速系

统、基于异步电动机动态模型的高性能调速系统以及串级调速系统；随动系统部

分介绍直、交流随动系统的性能分析与动态校正等内容。

1.4调节直流电动机的转速有三种方法：改变电枢回路电阻调速阀，减弱

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

调节电枢电压调速法。变压调速是是直流调速系统的主要方法，系

统的硬件结构至少包含了两部分：能够调节直流电动机电枢电压的直流电源和产

生被调节转速的直流电动机。随着电力电子技