论机电一体化中的电机控制与保护

论机电一体化中的电机控制与保护

摘要：随着现代科学技术的不断发展，机电一体化已经成为现代科学技术发展的必然结果。然而在机电一体化发展的同时，在电机的控制与保护中，却产生了一些问题还没有得到解决，因此，主要对机电一体化的定义、发展现状，在电机控制与保护中存在的问题、解决措施以及机电一体化未来的发展趋势进行探讨。

关键词：机电一体化；发展现状；电机控制与保护

前言

近些年随着我国经济的快速发展，各行各业都相继得到了发展，尤其是我国的科学领域，更是有了前所未有的突破，这极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术革命。在机械工程领域中，微电子技术和计算机技术不断向其内部渗透，从而形成机电一体化。在机电一体化技术不断创新与发展的背景下，为了实现电机的节能性、安全性与高效性，实行了依靠专业的电力电子装置来保护与控制电机的措施。但是在电机控制与保护中，由于各种人为、技术等因素致使电机在控制与保护中存在很多问题。因此，本文主要对所存在的问题进行探讨，并针对这些问题提出相应的解决措施。

1 机电一体化定义

所谓的机电一体化指的是引进电子技术，将其应用于机构的主功能、动力功能、控制功能和信息处理功能上，从而使机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

随着科学技术的不断发展，机电一体化已经成为一门自成体系的新型学科。机电一体化的主要特点是从系统化的角度出发，为实现多功能、高质量、高可靠性、低能耗等目标，将群体技术：机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等进行合理配置与布局，并根据系统功能与优化组织目标加以操作，从而达到理想目标。机电一体化作为一种新型的综合技术，并不是新技术之间的简单拼凑与组合，而是涵盖了技术和产品两方面，这也是与其机械电气化之间的根本区别。机电一体化广泛应用了微电机装置，赋予了现代机械设备自动检测、自动调节与控制等，这有效地促进了生产效率的提高。

2 机电一体化的发展状况

机电一体化的发展可以分为三个阶段。第一阶段是20世纪60年代以前，称为初级阶段。这时的电机技术的发展还没有达到一定的水平，机械技术与电子技术的结合还不能广泛和深入的发展。但是，这一时期人们已经利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能，为机电一体化的发展提供了前提。

第二阶段是在20世纪70-80年代，称为蓬勃发展阶段。之所以得到了迅速的发展，是因为计算机等技术为机电一体化的发展奠定了技术基础，大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

第三阶段是在20世纪90年代后期，这时期机电一体化技术开始向智能化方向迈进，可以说机电一体化进入了深入发展时期，并且

机电一体化已经进一步建立完整的基础，而且逐渐形成了完整的科学体系。

3 机电一体化应用中电机控制与保护存在的问题

在我国机电一体化技术发展中，由于技术等因素致使机电控制与保护方面存在很多问题，而且这些问题尚未得到解决。存在的主要问题如下：

3.1 井下机电设备的应用存在的问题

在井下机电设备的应用中对电机的控制与保护还存在着很多弱点，如鼠笼式异步电机属于电机控制与保护中最薄弱的环节，此环节应用不当所引起的电机运行故障很多，约占整个电机设备故障的一半以上。因此，有关人员必须要将井下的电机设备的电机控制与保护重视起来，要研发性能更为可靠的电机控制保护装置。

3.2 电机控制保护装置的使用难以达到需求

在现阶段，所使用的电机控制保护装置还不够发达，尚未达到机电一体化应用中的电机控制与保护的需求。因为所使用的电机控制保护装置多是凭借电热原理和电磁原理，利用热继电器的过载保护功能和熔断器的短路保护而进行的，由于这种零部件本身的不足，导致机电控制与保护还存在缺陷，因此，在机电产品的设计过程中，要将设计、控制与保护融为一体、综合考虑，使电机控制与保护装置实现多样化和全面化。

4 机电一体化应用中电机控制与保护的措施

在机电一体化应用中，电机设备的执行机构主要由两部分组成，

分别是：执行驱动部和控制部分。其中执行驱动部是由位置传感器、三相伺服电机等组成；控制部分是由单片机、ipm逆变器、输入通道、pwm发生器等组成。

4.1 对阀门与速度的控制

在电机控制保护装置的实际应用中，对阀门和速度的控制是不可缺少的。在我国主要采用的是双环控制方案，其中内环是速度环，外环是位置环。速度环的目的是为实现对于电机实际转速的调节与控制而进行的一系列操作，这个目的是通过使用速度调节器，将pwm 波发生器的载波频率进行调节而达到的。外环的作用是向内环提供相应的速度设定值，这一过程是根据外环的当前位置速度设定，并使用速度给定发生器来实现的。在机电控制保护装置的阀门与速度控制中，由于大流量阀门执行机构在运行中存在匀速、加速或减速等阶段，而且实际位置与给定位置存在不确定性，从而导致阀门与速度控制存在困难，这就需要在对其调节中，要根据阀门与给定阀门的比较，对速度进行调节。

4.2 对电流电压的准确检测

在对机电一体化中电机控制与保护装置的应用中，对于电流、电压的检测也是不可忽视的，因为对二者的正确检测有益于电机力矩、断相保护、逆变模块等故障的诊断。但是使用一般的电流、电压互感器是很难达到此要求的，为了快速诊断故障排除问题，要采用霍尔型电流互感器和ipm输出电压采用分压电路的方式对ipm输出三相电流和电压进行检测，从而达到电机控制与保护的要求。

5 机电一体化未来的发展趋势

随着我国科学技术的迅猛发展，机电一体化将会有更大的发展空间，电机控制与保护中存在的问题也会越来越少。机电一体化未来的发展趋势是向智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、系统化等方向发展。

6 结束语

随着机电行业对现代化计算机与网络技术的广泛应用，再加上电力电子技术的高速发展，使我国机电一体化技术的应用取得了良好的效果。但是在机电控制与保护中尚存在很多问题需要解决，为了促进我国机电一体化事业的发展，减少电机控制与保护故障的发生，要将其中的故障加以重视，并逐步研究补救措施加以解决。参考文献

[1]刘文毅.浅析电力工程施工管理流程的问题与建议[j].当代经理人（中旬刊），2006（21）.

[2]冯金城，赵怍忱.保护输电线路安全法律问题分析[r].中国电机工

程学会第八届青年学术会议，2009.

[3]吉亚民.江苏电网 500 kv 输电线路绝缘子选型[j].江苏电机工

程，2003（5）.

[4]殷际英.光机电一体化实用技术[m].北京：化学工业出版社，2003.