趙景江

（華電能源股份有限公司哈爾濱第三發(fā)電廠，黑龍江 哈爾濱 150000）

伴隨這種電子技術(shù)發(fā)展的快速，從前的電控系統(tǒng)已經(jīng)不能作為當(dāng)前承擔(dān)重大能力的設(shè)備控制裝置，并且其范圍已經(jīng)從過(guò)去單純?yōu)楣S服務(wù)擴(kuò)展到了交通運(yùn)輸，居民，辦公室等場(chǎng)所，從研究對(duì)象的角度來(lái)說(shuō)已經(jīng)提升到運(yùn)動(dòng)控制方面，以下對(duì)于電氣運(yùn)行技術(shù)新的內(nèi)容提出一些概念性的解釋。

1 全控型電力電子開(kāi)關(guān)逐步取代半控型晶閘管

GTR的某些不可控制因素例如二次穿擊，以及工作區(qū)的穩(wěn)定性受到種類繁多的參數(shù)的限制，使得熱容量有風(fēng)險(xiǎn)，并且過(guò)流不充分等，促使人員的注意力集中在更具保護(hù)電路的差異性所限制的驅(qū)動(dòng)電路以及保護(hù)電路上，導(dǎo)致電路存在不穩(wěn)定的因素，較難下手。

GT0是一種用門極可關(guān)斷的高壓器件，它的主要缺點(diǎn)是關(guān)斷增益低，一般為4～5，這就需要一個(gè)十分龐大的關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路，且它的通態(tài)壓降比普通晶閘管高，約為2～4.5V，開(kāi)通di/dt和關(guān)斷dv/dt也是限制GTO推廣運(yùn)用的另一原因，前者約為500A/u s，后者約為500V/u s，這就需要一個(gè)龐大的吸收電路。

由于GTR、GT0等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進(jìn)廠新一代具有高輸入阻抗的M0S結(jié)構(gòu)電力半導(dǎo)體器件的一切。功率MOSFET是一種電壓驅(qū)動(dòng)器件，對(duì)于電流的穩(wěn)定性要求不高，只要能夠供給容性充電電流作為能源，支持開(kāi)啟就可以，而供給放電電流，以保證準(zhǔn)確關(guān)閉，所以電路驅(qū)動(dòng)的原理很容易理解，并且開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程都很短，對(duì)于工作區(qū)的安全性能夠較好保證。但是PMOSFET的通態(tài)電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給制造高壓P-MOSFET造成了很大困難。

2 變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時(shí)，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻動(dòng)則是交一直一交變頻器。當(dāng)電力電子器件人第二代后，更多早采用PWM變換器了、采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題。

但是PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作用在定轉(zhuǎn)子上，帶來(lái)電機(jī)繞組晃動(dòng)，這就是噪音的來(lái)源，為了杜絕這一現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^(guò)快速的開(kāi)啟和關(guān)閉，使得噪音的頻率高于人耳的接受范圍，不過(guò)，在高強(qiáng)度的壓力和電流狀況下不斷的開(kāi)關(guān)，其對(duì)于元件的損傷是較大的，這是制約逆變器工作能力的一個(gè)有效因素。

3 交流調(diào)速控制理論日漸成熟

矢量控制的概念與電動(dòng)機(jī)的開(kāi)動(dòng)有相似性，都是利用轉(zhuǎn)矩分量和磁場(chǎng)分量的差異性，各自進(jìn)行針對(duì)性的控制。這一結(jié)構(gòu)辦法從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)就是將異步電動(dòng)機(jī)其物理狀態(tài)可以與直流電動(dòng)機(jī)達(dá)到相似的狀態(tài)。這一等效變化是利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)化形成的，它必須完成轉(zhuǎn)子磁鏈的方位的觀察，并且，其發(fā)揮能力會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)子參數(shù)，回路的速度等級(jí)等作為重要的影響方面。另外，因?yàn)槭噶哭D(zhuǎn)換十分復(fù)雜，導(dǎo)致控制效果受到一定的影響。

大致來(lái)說(shuō)，直接轉(zhuǎn)矩控制，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下分析計(jì)算與控制電流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。采用定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié) (Band-Band控制)產(chǎn)生PwM 信號(hào)，將逆變器的開(kāi)關(guān)設(shè)定在最有效的狀態(tài)，以提升轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)的能力，對(duì)于數(shù)學(xué)模型以及矢量變換之間的關(guān)系進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，使得參數(shù)不穩(wěn)定的狀態(tài)得到了極有效的改善。

沒(méi)有通常的PWM信號(hào)發(fā)生器，其思想上較有創(chuàng)新性，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，方法易懂，物理概念上較為清晰，能夠快速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，在一拍的時(shí)間即可完成，并且沒(méi)有超調(diào)現(xiàn)象，在各種交流調(diào)速工作中有十分明晰的效果。

4 通用變頻器開(kāi)始大量投入實(shí)用

一般把系列化、批員化、占市場(chǎng)量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱為通用變頻器。從產(chǎn)品來(lái)看，第一代是普通功能型U/F控制型，多彩用16位CPU，第二代為高功能型U/F型，采用32位DSP，或雙16位CPU進(jìn)行控制，采用了磁通補(bǔ)償器、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償器和電流限制拄制器.具有挖上機(jī)和“無(wú)跳閘”能力，也稱為“無(wú)跳閘變頻器”。這種變頻裝置在當(dāng)前的市場(chǎng)占有率上較大。其中第三次動(dòng)態(tài)性較高，被稱為矢量控制。這種辦法包含了全數(shù)字控制方式，利用軟件就能帶來(lái)參數(shù)的精準(zhǔn)化確定。帶來(lái)自適應(yīng)與變結(jié)構(gòu)兩種控制方法。可選擇U/F左頻率開(kāi)環(huán)控制、無(wú)速度傳感器矢幼控制和有速度傳感器矢量控制，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制的自優(yōu)化。從技術(shù)發(fā)展看，電力半導(dǎo)體器件有 GT0、GTR、IGBT，但以后兩種為主，尤以IGBT為發(fā)展趨勢(shì)：支頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAS(Reliabiliry，Availability，Servicebility)功能也由于采用單片機(jī)控制動(dòng)技術(shù)而得以提高。

5 單片機(jī)、集成電路及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展

以MCS－51代表的8位機(jī)雖然仍占主導(dǎo)地位 但功能簡(jiǎn)單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)及GM$97C(二系列單片機(jī)等正在推廣，單片機(jī)的使用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，在智能化裝置以及較為簡(jiǎn)單的控制場(chǎng)所能夠充分利用，并且單片機(jī)本身的使用和創(chuàng)新手段也在不斷提升，除用匯編語(yǔ)言外，更多地是采用模塊化的C語(yǔ)言、PL/M 語(yǔ)言。

集成電路內(nèi)容應(yīng)當(dāng)突出模擬乘法器等裝置廣泛的應(yīng)用前景。在電機(jī)控制方面，還有專用于產(chǎn)生 PWM 控制信號(hào)的 HEF4752、TL494、SLE4520和MA81 8等應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。

在邏輯電路方面，值得注意的是用專用芯片(ASIC)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)。ASIC(Appilca-tion Specificl，Int egrated Circuit中有編程邏輯陣列PLD(Programmable Logic Device o PLD現(xiàn)有四種類型的器件：PR0M、FPLA、PAL、GAL。GAL是PAL了的第二代產(chǎn)品，它可以在線電擦洗，與TTL兼容，響應(yīng)能力很高，具備編程內(nèi)容安全保密的特性，這些優(yōu)勢(shì)給了GAL新的發(fā)展特點(diǎn)，例如費(fèi)用旱地，而空間占有量小，能源消耗較低，能夠有效提升穩(wěn)定性以及可靠性，在簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)方面也有很好效果，并且保密性很好，有較為突出的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，在DMA控制以及新產(chǎn)品開(kāi)放方面有很好效果，上述控制內(nèi)容都用電腦方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

伴隨這種技術(shù)的更新發(fā)展，從前的電力傳統(tǒng)概念已經(jīng)落后，無(wú)法承擔(dān)起自動(dòng)生產(chǎn)中一線生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)裝置控制的能力。并且，電力拖動(dòng)控制方案已經(jīng)不僅僅應(yīng)用在工廠作業(yè)中，更涉及了辦公室電氣，運(yùn)輸業(yè)，農(nóng)場(chǎng)等其他方面，得到廣泛的應(yīng)用。它的分析討論對(duì)象已經(jīng)轉(zhuǎn)變成為運(yùn)動(dòng)控制，而對(duì)于電氣自動(dòng)化方面只有某一部分的討論和介紹。

[1]張俊.電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的探索[J].2011.

[2]蔡蔚.試論電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化技術(shù)[J].2011.