電力拖動系統(tǒng)的自動控制和安全保護(hù)

摘 要：伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力拖動系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸擴大，并對工業(yè)生產(chǎn)起到十分重要的作用。電力拖動系統(tǒng)選擇哪種方式直接關(guān)系到生產(chǎn)企業(yè)的使用效率，進(jìn)而影響到企業(yè)的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益。為了能夠促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，就必須重視電力拖動系統(tǒng)的自動控制，同時在使用的過程中做好安全保護(hù)措施。文章主要針對當(dāng)前電力拖動系統(tǒng)的自動控制和安全保護(hù)進(jìn)行分析，希望能夠給相關(guān)人士一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：電力拖動系統(tǒng)；自動控制；安全保護(hù)

引言

信息時代的到來，使得很多領(lǐng)域都實現(xiàn)了信息自動化。在這種背景下，電力拖動系統(tǒng)獲得了更好的發(fā)展，不僅能夠提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護(hù)。但是，在電力拖動系統(tǒng)自動控制中還存在著一些問題，影響了該系統(tǒng)的正常使用，所以我們必須盡可能地優(yōu)化電力拖動系統(tǒng)的自動控制設(shè)計工作，促進(jìn)系統(tǒng)的快速發(fā)展。

1 電力拖動自動控制系統(tǒng)的原理以及發(fā)展?fàn)顩r

1.1 電力拖動自動控制系統(tǒng)的原理

所謂電力拖動指的就是一種通過電動機來驅(qū)動機械設(shè)備的拖動方式，而電力拖動自動控制系統(tǒng)則是通過某種技術(shù)實現(xiàn)這種拖動方式的自動化控制。隨著該項技術(shù)的快速發(fā)展，目前實現(xiàn)這種系統(tǒng)設(shè)計需要融合多門學(xué)科知識，設(shè)計人員也需要具備較強的專業(yè)能力。下面我們就簡單地認(rèn)識一下電力拖動自動控制系統(tǒng)的原理。第一，計算機是實現(xiàn)電力拖動自動控制系統(tǒng)的核心，同時，通過計算機系統(tǒng)的設(shè)計還能夠把機械設(shè)備以外的驅(qū)動程序提供給設(shè)計人員，使設(shè)計人員能夠根據(jù)自身的需要來自行編程。第二，不同的生產(chǎn)需求決定了電力拖動自動控制方案的不同。設(shè)計人員需要根據(jù)實際的生產(chǎn)需求來選擇最佳的控制方案，提高設(shè)計方案的科學(xué)性，保證電力拖動控制系統(tǒng)的可靠性。

1.2 電力拖動系統(tǒng)的發(fā)展概況

經(jīng)歷了將近三十多年，電力拖動控制系統(tǒng)在我國發(fā)展迅速，直流拖動控制技術(shù)經(jīng)歷了幾大發(fā)展過程例如：交磁電機擴大機系統(tǒng)、磁放大器控制、計算機控制等，如今全新的時期到來了，其重要的標(biāo)志是數(shù)字信號處理器和智能功率集成電路的出現(xiàn)，使模塊化和全數(shù)字化的系統(tǒng)得以實現(xiàn)，長期以來根據(jù)現(xiàn)代控制論和其他復(fù)雜算法的控制理論能夠?qū)崿F(xiàn)在線快速計算從而進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化處理。

拖動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成被電力電子技術(shù)的發(fā)展所帶動。經(jīng)歷了許多如晶閘管、GTR等為代表的新型高性能半導(dǎo)體功率器件，日前，發(fā)展到了第四代的IGBT，在1MW以下的功率變換裝置中使得其首先考慮的器件。由于電力電子技術(shù)和微電子工藝結(jié)合，所以新一代智能化和模塊化的第四代功率器件應(yīng)運而生。例如智能功率模塊板IPM，功率器件和檢測、驅(qū)動、保護(hù)電路以至于整流電路都一起集成，既使體積減小，器件的成本降低，又大幅度地提高安全可靠性。

2 電力拖動系統(tǒng)自動控制的設(shè)計

2.1 電力拖動自動控制系統(tǒng)的選擇

工作人員需要站在宏觀的角度上選擇電力拖動自動控制系統(tǒng)方案。由于電力拖動自動控制系統(tǒng)十分復(fù)雜，其中包含很多子系統(tǒng)，一旦在選擇方案的時候，導(dǎo)致任何一個子系統(tǒng)出現(xiàn)問題，都會影響到整個控制系統(tǒng)的設(shè)計。如果選擇的控制系統(tǒng)方案具有宏觀性，那么就算系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)出現(xiàn)了問題也能夠?qū)崿F(xiàn)自我修復(fù)。

2.2 電力拖動自動控制系統(tǒng)對電動機的選擇

為了保證生產(chǎn)機械的正常運行，在選擇電動機的時候應(yīng)該注意所選電動機的功率是否符合生產(chǎn)機械標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)企業(yè)可以從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、需求等方面綜合考慮選擇直流電動機還是交流電動機。一般來說，作為生產(chǎn)企業(yè)只需要選擇穩(wěn)定性強、操作方便、市場價格適中的交流電動機就能滿足生產(chǎn)需要。不過如果生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)速范圍比較廣，機械功率比較大，那么就可以選擇使用直流電動機。不論是選擇哪種類型的電動機，在使用一段時間以后都要注意系統(tǒng)的維修問題。因為一旦出現(xiàn)故障，沒有及時維修，那么就會影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)而給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來損失，所以設(shè)計人員需要定期對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

2.3 調(diào)節(jié)器設(shè)置

系統(tǒng)中設(shè)置了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，分別實現(xiàn)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋作用，前者和后者之前實行串聯(lián)聯(lián)接，也就是說，電流調(diào)節(jié)器的輸入為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出，晶閘管整流器的觸發(fā)裝置由電流調(diào)節(jié)器的輸出信號進(jìn)行控制。電流環(huán)處于雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)則處于外環(huán)。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為了獲得良好的靜動態(tài)性能，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。

2.4 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

為了能夠設(shè)計的更加精確，設(shè)計人員可以針對系統(tǒng)中各個部分建立數(shù)學(xué)模型并列出空間方程，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的可控性。建立數(shù)學(xué)模型是提高系統(tǒng)設(shè)計可靠性的主要方式之一，當(dāng)前已經(jīng)得到了人們的廣泛使用。

2.5 電力拖動自動控制系統(tǒng)對電器控制線路的選擇

電器控制線路在電力拖動控制系統(tǒng)中擔(dān)任十分重要的角色，其選擇的好壞直接關(guān)系到整個控制系統(tǒng)的質(zhì)量，以及控制系統(tǒng)的使用年限。在選擇的過程中，需要從設(shè)備的整體性能出發(fā)，并結(jié)合每個部件的實際特點，做好控制線路工作，考慮每個設(shè)備之間的聯(lián)系，細(xì)化控制系統(tǒng)中局部電器控制，通過局部控制實現(xiàn)整個系統(tǒng)的科學(xué)運行，形成一個完整的控制線路。此外，在進(jìn)行電器控制線路設(shè)計的時候，還應(yīng)該考慮到線路自身的合理性和可靠性，這樣才能夠進(jìn)一步降低使用過程中發(fā)生事故的概率。電力拖動自動控制系統(tǒng)中包括很多電器控制線路，這些線路連接各個電器設(shè)備，所以選擇正確的電器控制線路對于整個電力拖動自動控制系統(tǒng)的正常使用具有十分重要的作用。作為設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的實際需求，選擇合適的電器控制線路，減少外界環(huán)境變化對設(shè)備的影響，減少設(shè)備故障率的產(chǎn)生。

3 電力拖動系統(tǒng)的安全保護(hù)

3.1 熱保護(hù)

電動機本身存在一個額定溫度，一旦電動機在工作的過程中溫度超過了額定溫度值就會損壞電動機，所以必須采取措施做好電動機的熱保護(hù)工作。

3.2 運行連鎖和啟動連鎖的保護(hù)

為了保證電動機能夠在不具備工作條件或者是沒有信號的情況下還能夠正常工作，就需要做好電動機的運行連鎖和啟動連鎖的保護(hù)工作，通過輸入信號，實現(xiàn)計算機程序的自動化控制。

3.3 信息保護(hù)

由于計算機處理系統(tǒng)具有安全性高的特點，而且計算機自身軟硬件控制系統(tǒng)的安全性比較高，在發(fā)生問題的時候，能夠及時地反映出來，并及時停止設(shè)備的運轉(zhuǎn)。

3.4 過流保護(hù)

如果電動機在錯誤啟動的情況下可能會出現(xiàn)過流現(xiàn)象，此時的電流是平時電流的1.2倍，這就增加了電動機的負(fù)載。電動機長時間在過流情況下工作會造成自身的損壞。

3.5 欠壓保護(hù)

電動機本身是有額定電壓的，如果電動機長期在電壓過低的情況下工作，就可能出現(xiàn)部分電器被釋放，造成電路損壞而無法工作。如果工作人員發(fā)現(xiàn)故障而且查到是由于電壓過低導(dǎo)致的，那么就應(yīng)該立即切斷電源。

3.6 短路保護(hù)

如果電動機在工作過程中突然出現(xiàn)短路現(xiàn)象，那么就會造成電動機損傷。這是因為在短路的一瞬間會產(chǎn)生巨大的電流，導(dǎo)致電動機內(nèi)部電路和設(shè)備出現(xiàn)損壞。

4 結(jié)束語

綜上所述，電力拖動系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的過程，在運行的過程中需要各個組件之間的相互配合，才能夠保證任務(wù)的完成。為了進(jìn)一步提高電力拖動系統(tǒng)的工作效率，相關(guān)人士對系統(tǒng)的設(shè)計以及安全保護(hù)進(jìn)行了細(xì)致地分析，保證了工作質(zhì)量，節(jié)省了成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡介：王銀濤（1982，2-），男，籍貫：河北，學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：電力拖動交直流調(diào)速。