時間：2012年6月3日 來源：網(wǎng)絡 關鍵詞：傳動技術 電氣傳動 電機

　　電氣傳動的關鍵部件是電動機。電動機的性能、結(jié)構(gòu)、控制方式和轉(zhuǎn)速控制是人們在不斷研究和探索的對象。通過幾十年的研究，電動機的控制已經(jīng)實現(xiàn)了自動化。隨著信息化、智能化技術的推進，電氣傳動技術正面臨著一場技術革命。把微電子技術、電力電子技術和傳感技術融入到電氣傳動領域，三者構(gòu)成“大電子體系”。只有這樣的大電子體系，才能帶動和改造傳動產(chǎn)業(yè)升級換代。這樣的融入，把物料流、能源流和信息流三者會流在一起，形成當代的智能化、信息化的傳動系統(tǒng)。
　　一、電氣傳動控制的主要措施　　最早的電氣控制手段是機械控制，后來逐步讓位于電氣控制和電子控制。在近代電氣傳動控制手段中，電子控制占了很大的比例。常用的電子控制方法有兩種：模擬控制和數(shù)字控制。自20世紀70年代以來，體積小、耗電少、成本低、速度快、功能強、可靠性高的大規(guī)模集成電路微處理器已經(jīng)商品化，把電子控制推上了一個嶄新的階段，以微處理器為核心的數(shù)字控制成為現(xiàn)代電氣傳動的系統(tǒng)控制器的主要形式。目前，常用的微處理器有：單片機(SCP)、數(shù)字信號處理器(DSP)、精簡指令計算機(RISC)和包含微處理器的高級專用集成電路(ASIC)。由于計算機除一般的計算功能外，還具有邏輯判定和數(shù)值運算功能，因此數(shù)字控制與模擬控制相比有兩個突出的優(yōu)點：　　1)數(shù)字控制器能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制無法實現(xiàn)的各種比較復雜的控制策略;2)數(shù)字控制系統(tǒng)能夠完成故障的自我診斷，提高診斷過程的智能化。　　在模擬控制過程中，為了使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，往往采用閉環(huán)控制，使用比例積分調(diào)節(jié)器。當系統(tǒng)突然收到干擾作用時，輸出量發(fā)生變化，通過負反饋，在比例積分調(diào)節(jié)器的作用下，使得系統(tǒng)的輸出量回到原來的數(shù)值。只要偏差存在，比例、積分兩部分就同時起作用。在過渡過程中，會使輸出量出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，系統(tǒng)會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，若比例作用太強，就會影響系統(tǒng)的正常工作。采用微機數(shù)字控制可將比例、積分作用分離開。當偏差大時，只讓比例部分起作用，以快速減少偏差。當偏差降低到一定程度后，再將積分投入，以最終消除穩(wěn)態(tài)誤差。兩種作用各得其所，避免了相互之間的矛盾，提高了系統(tǒng)的控制性能?！　《?、電力電子變換器是信息流與物質(zhì)/能量流之間必需的接口　　電力電子變換器是信息流與物質(zhì)/能量流之間的重要紐帶，如果沒有電力電子交換，沒有弱電控制強電的接口，則信息始終就是信息，不可能真正用來控制物質(zhì)產(chǎn)生。現(xiàn)在，電力電子技術的發(fā)展正處于興旺時期，新的電力電子器件和變換技術仍在不斷地涌現(xiàn)出來。電力電子器件的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過三個平臺：　　1)晶閘管(SCR);2)GTR和GTO;3)IGBT?！　∧壳埃袌錾夏軌驈V泛供應的IGBT，其電壓和電流容量有限，一般只夠中、小容量的低壓電器傳動使用。容量再大時，還得采用GTO，而GTO的可靠性總是不能令人滿意的。于是，世界上很多電力電子企業(yè)和研究所都在努力開發(fā)新型的高壓功率開關器件?！　∫呀?jīng)問世的有：IGCT、IEGT以及3300~6000V的IGBT等，可供中壓、大容量電氣傳動使用。電力電子器件的進一步發(fā)展方向是：模塊化和集成化、高頻化、改善封裝，采用新材料(如SIC)等。為電氣傳動的信息化、智能化控制提供了重要基礎和保障。在電力電子變換器中用于控制直流電機的，主要是由全控器件組成的斬波器或PWM變換器以及晶閘管相控整流器。用于控制交流電機的，主要是變壓變頻器，其中中、小容量的多為PWM變換器。隨著電力電子變換器的日益普及，諧波和無功電流給供電企業(yè)電網(wǎng)造成的“電力公害”越來越值得重視。解決方法是：　　1)采用有源濾波和無功補償;　　2)開發(fā)“綠色”電力電子變換器。這種方法要求功率因數(shù)可控，各次諧波分量小于國際和國家標準允許的限度。顯然這是一種制本的最好方法。目前，已經(jīng)應用的綠色變換器有：雙PWM交—直—交變換器、多單元串聯(lián)的中壓變換器、多電平中壓變換器等。受到普遍重視還在開發(fā)的有：交—交矩陣式變換器，它具有輸入電流和輸出電壓都接近正弦波、能量傳輸可逆、可省去直流濾波電容等特優(yōu)點?！　∪l(fā)展趨勢：可控交流電氣傳動逐步取代直流傳動　　直流電氣傳動和交流電氣傳動在19世紀先后誕生。在20世紀大部分年代里，鑒于直流傳動具有優(yōu)越的可控性能，高性能可調(diào)速傳動一般都用直流電機，而約占電氣傳動總?cè)?0%的不變速傳動則采用交流電機。這種分工在當時已成為舉世公認的格局。直到20世紀70年代，由于采用電力電子變換器的高效交流變頻傳動開發(fā)成功，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠、維護方便、效率高、轉(zhuǎn)動慣量小的交流籠型電機進入了可調(diào)速領域，一直被認為是天經(jīng)地義的交直流傳動按調(diào)速分工的格局終于被打破了。此后，交流調(diào)速傳動主要沿著三個方向發(fā)展和應用：　　1)一般性能的節(jié)能調(diào)速和工藝調(diào)速;2)高性能交流調(diào)速系統(tǒng);3)特大容量、極高速的交流傳動?！　〗涣髡{(diào)速在國內(nèi)外發(fā)展十分迅速。交流傳動一般采用交—直—交變頻。變頻調(diào)速就是把50Hz的交流電變成直流電，再把直流電逆變成不同頻率的交流電，電動機的轉(zhuǎn)速將由變換后的電源頻率來控制調(diào)速的方法。　　國民經(jīng)濟要可持續(xù)發(fā)展，就必須節(jié)約能量。采用變頻調(diào)速以后，節(jié)約電能的效果是非常明顯的。在實際電氣傳動中，應用于風機、泵、壓縮機的電動機大約占40%，而實際應用變頻調(diào)速的只占5%左右。交流變頻調(diào)速還有待于進一步推廣和使用。采用變頻調(diào)速以后，帶來一些設計觀念上的變化。長期以來，我們設計制造電動機時主要考慮啟動轉(zhuǎn)矩，把起動轉(zhuǎn)矩大當作一個基本出發(fā)點?！　¤b于增加啟動電阻就可增大啟動轉(zhuǎn)矩，異步電動機定子常采用雙籠或深槽結(jié)構(gòu)。在啟動時，磁場對轉(zhuǎn)子強切割，產(chǎn)生的集膚效應把轉(zhuǎn)子電流排到外繞組中，外繞組電阻就很大，這樣啟動電阻就大，以保證足夠的啟動轉(zhuǎn)矩。這樣一來，轉(zhuǎn)子和定子的尺寸加大了，因而材料多了、重量增加了。有了變頻調(diào)速后，隨著頻率從低到高的變化，電機的啟動轉(zhuǎn)矩自然會變得比較大。在電機的設計制造思想上可以擺脫啟動轉(zhuǎn)矩的限制，按照新的工況重新考慮。既可以使電效率提高，還可以使電動機小型化。這是變頻專用電機高效的一條重要思路。隨著信息化、智能化技術的不斷發(fā)展，電氣傳動技術將向網(wǎng)絡化控制與管理的方向邁進。