机电一体化中的电机控制和保护

机电一体化中的电机控制和保护

孙勇

山东潍柴地产置业有限公司山东省潍坊市261400

摘要：近些年来随着社会生产的不断扩大，机电一体化技术在应用中不断发展，社会越来越重视对机电一体化中电机的控制和保护。到目前为止，我国在相应的技术领域已经有所建树，但是其中仍然存在一定的问题和不足，为了促进机电一体化在工业生产扩大过程中的作用的发挥，促进机电一体化与生产的可持续发展，必须要进一步加强对机电一体化应用的控制与保护，而电机是机电一体化生产系统的核心机构有必要对其进行特别的控制和保护。基于本文机电一体化应用中的电机控制和保护的相关问题进行浅析，以供读者参考。

关键词：机电一体化；电机；控制；保护

中图分类号：TH39文献标识码：A

1、机电一体化技术相关概述

1.1、机电一体化的发展进程

“机电一体化”概念的提出推动了我国现代化经济的发展，带动了工业化企业的发展和进步。但是，由于当时缺乏专业的技术，无法完善机电一体化中的电机设备。随着社会的不断发展，相关单位逐渐对机电产品的性能进行了改进和完善。第二次世界大战爆发之后，人们开始关注机电产品的价值和重要性。战争的爆发促进了机电产品的发展，并且对经济的复苏起到了一定的积极作用。随着计算机技术和通信技术的不断发展，控制技术和电子技术也在迅速发展。这为现代化机电一体化的发展奠定了坚实的基础。

1.2、机电一体化技术发展现状

从目前的情况来看，机电一体化技术在我国现代化的社会发展中具有举足轻重的地位，在很多行业中也有所涉及，现如今一些微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还具有自动显示记录、自动处理信息以及自动检测等功能。目前很多电动在实际的运行中存在着各种各样的问题，其中常见的问题就是定位精度低、结构复杂、可靠性差等，而要想解决这些问题，唯一的办法就是运用阀门高效控制思想，再结合模糊神经网络系统。

2、电机控制与保护问题

2.1、电机设备用电问题

工业化生产中所使用的自动化电机容易出现设备短路、电机超负荷运转的问题。大多数工业化企业在生产时只注重电机的运行能力和损坏程度，忽略了电机的电能耗损。工业化企业对电机电能损耗的忽视使得大量电能浪费，增加了企业的生产成本，不利于企业的可持续发展。

2.2、电机控制保护装置问题

机电一体化中，电机的控制和保护存在大量尚未解决的问题，技术的不断优化和更新给设备带来的困扰也逐渐增多。以井下电机控制保护设备为例，鼠笼式异步电机频频发生故障。井下电机是为了确保井下人员的施工安全和生命安全。从技术角度分析，鼠笼式异步电机发生故障的主要原因是电机的电磁电热技术存在问题。随着社会的不断发展，机械化设备逐渐取代了劳动力，因此，要对机械化设备的安全性予以充分的考虑。当电流、电压发生变化时，可能会对机械设备产生一定程度的影响，从而缩短设备的使用寿命。

3、机电一体化中电机阀位及速度控制与运行维护

3.1、强化电流和电压管控

电机是机电一体化应用中的核心部件，其根本驱动力是电力，通过电磁之间的转化或电热之间的转化从而带动整个系统。而以电为驱动力的设备都有两个标准指标，即电流和电压，其是构成电机功率的两个重要数据。并且每一种规格的电机都有额定功率、额定电压以及额定电流，如果电机处于正常作业状态，那么这这几项指标在检测中就会以正常数值呈现，因此一些细小的电机故障时可以通过这些数据反应出来，并且电流、电压等电机常规数据的获取也相对简单，通过常规的检测仪表就可以实现强化。当电压异常时，电机可能内部电容出现问题，电阻设备发生异常；电流异常时，可能电机内部线路存在短、断路故障等。通过强化电机的电流和电压检测与管控进而做到对电机故障的及时发现、及时排除，从而实现机电一体化应用中电机的高校控制与保护。

3.2、机电一体化中电机的运行维护

在对电机进行维护的时候，首先就应该做好电机运行前的准备，然后做好电机运行中的监管，这一个环节是非常重要的，因为电机在实际的运行中，如果出现了任何的问题都可能会导致安全隐患，所以进行监督和管理非常重要。除此之外，有关工作人员应该注重日常的保养，对电机进行日常的保养会提升电机的使用寿命。

3.3、对电机阀位与速度进行控制

电机设备的控制部分包括了IPM逆变器、单片机、整流模块、PWM波发生器、A/D和D/A转换模块、输入输出通道、故障检测与报警电路等等。在电机设备处于正常运行状态下，要将三相输出电流通过电压与阀门位置经A/D转换后才能正常输出至单片机中。此时再经过PWM波发生器控制，使PWM波处于光电耦合作用下并传输至逆变模块IPM中。如上述过程就能够实现电机设备的阀位控制与一些变频调速控制功能。

对电机设备的阀位与速度控制还可以采用双环控制方案。所谓双环即内环与外环，它们还被称为速度环与位置环。其中速度环的主要作用是将电机设备运行速度与给定发生器的预设速度进行横向比较，并通过速度调节器的运行来改变PWM波发生器的载波频率，进而实现对电机实际转速的控制与调节作用。而外环则主要通过对电机设备的位置速度设定，并利用速度为PWM波发生器提供所需的速度预设值。考虑到电机设备中大流量阀的执行机构在运行状态下会处于减速、匀速和加速三种阶段，所以在各个阶段的加速度、速度调节时间与速度实际给定位置都具备不确定性。如果想精确控制电机保护装置中的阀位与速度，必须将实际阀位与给定阀位进行横向对比，才有可能实现电机设备的恒定加速和减速，如果有需要，还应该对阀位实际值、阀位给定值与阀位速度进行计算。

总之，现代化的工业生产离不开机电一体化，所以需要对机电一体化设备的电机控制和保护工作予以重视。为了有效地提高机电一体化设备的使用价值，需要借助最先进的技术和理念对机电一体化设备中的电机设备进行改进和完善，增强电机的安全性、有效性、节能性和环保性等。这样有利于机电一体化工程的发展，促进企业的发展和壮大，提高经济效益和社会效益。

参考文献

[1]董丽娟.论机电一体化中的电机控制与保护[J].科技创新与应用，2013，05:109.

[2]董硕，肖攀.浅谈机电一体化中的电机控制与保护[J].山东工业技术，2015，12:175.