燕寶紅 李勃良

【摘??要】我國工業(yè)建設(shè)最近幾年隨著我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展而發(fā)展迅速，現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中，電氣傳動及控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。特別是在交通運輸以及高端運載裝備等領(lǐng)域的作用更為顯著。然而，電氣傳動及控制系統(tǒng)的調(diào)速方式及傳動技術(shù)的不足造成系統(tǒng)能耗增加。

【關(guān)鍵詞】電氣傳動及控制系統(tǒng);節(jié)能技術(shù)

引言

我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)自改革開放發(fā)展至今已經(jīng)取得了非常不錯的成就，其成果已經(jīng)遙遙領(lǐng)先其它發(fā)展中國家。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國的科學(xué)技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展，其中電氣傳動系統(tǒng)應(yīng)用的范圍越來越廣泛，并且逐漸成為電氣傳動系統(tǒng)未來發(fā)展的主要方向。

1電氣傳動設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成

電氣傳動設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成，主要分4大模塊，一是電源;二是控制設(shè)備;三是電動機(jī);四是傳動機(jī)構(gòu)。在運行過程中，電源驅(qū)動電動機(jī)，把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，向傳動機(jī)構(gòu)傳遞，傳動機(jī)構(gòu)利用機(jī)械能進(jìn)行各種有效的控制功能，實現(xiàn)生產(chǎn)操作的機(jī)械化。隨著電磁感應(yīng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多功能的傳感器元件在電氣傳動設(shè)備中發(fā)揮了積極的技術(shù)作用，使機(jī)電設(shè)備傳動系統(tǒng)控制的自動化水平不斷提高。

2電氣傳動及控制系統(tǒng)的能量損耗

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動化需求不斷加大，電氣傳動技術(shù)及控制系統(tǒng)不僅滿足調(diào)速的要求，關(guān)鍵在于通過傳動來精確控制實現(xiàn)目標(biāo)位置和運動軌跡，這就為電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來機(jī)遇。然而，在電氣傳動及控制系統(tǒng)發(fā)展的同時還存在系統(tǒng)能量損耗的問題，導(dǎo)致電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過程中利用率較低。那么如何提高能量利用率成為電氣傳動及控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。目前，供給電氣傳動的電能消耗與電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及調(diào)速系統(tǒng)有關(guān)，合理選用變頻調(diào)速系統(tǒng)則會有效降低能量轉(zhuǎn)換過程中的能耗。此外，針對整個控制系統(tǒng)而言，還需要有針對性的改進(jìn)和優(yōu)化相關(guān)的模塊和裝置來控制電能的消耗，以實現(xiàn)電氣傳動及控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

3電氣傳動系統(tǒng)控制的特點

所謂的控制就是機(jī)械控制中具有人工智能的應(yīng)用技術(shù)，與機(jī)電設(shè)備的自動化控制有著顯著的區(qū)別，自動化控制有固定的數(shù)學(xué)模型的限制，按照一定的設(shè)計操作程序執(zhí)行運行控制步驟，控制模型對于機(jī)電一體化的生產(chǎn)自動化有積極的影響，減少了人員的操作負(fù)擔(dān)，規(guī)避了電源切換過程中可能發(fā)生的一切風(fēng)險，但是，達(dá)不到人工智能的“智慧”標(biāo)準(zhǔn)，有時還造成自動化生產(chǎn)的困難，無法實現(xiàn)設(shè)定具體的目標(biāo)，數(shù)學(xué)模型會使設(shè)備的運轉(zhuǎn)出現(xiàn)很多問題，靠設(shè)備自身根本無法完善和調(diào)整，智能化控制技術(shù)的顯著特點是具有很強(qiáng)的人工智能，具有人腦的運行運作機(jī)制，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了數(shù)學(xué)模型的功能和技術(shù)優(yōu)勢，能夠根據(jù)機(jī)電一體化設(shè)備運行狀態(tài)對控制行為、技術(shù)和措施進(jìn)行隨機(jī)的優(yōu)化和調(diào)整，能夠?qū)υO(shè)備的運行環(huán)境進(jìn)行具體的分析，與時俱進(jìn)，有很好的自我修復(fù)和完善功能;另外，智能化技術(shù)還能夠通過提升系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)范性與合理性不斷適應(yīng)工況的隨機(jī)轉(zhuǎn)變，從而不斷提升工作效率。智能控制技術(shù)雖然處于起始探索階段，但是普及應(yīng)用非常廣泛，在生產(chǎn)中的貢獻(xiàn)和積極作用也相當(dāng)明顯，積極地開展對智能控制技術(shù)的研究，對機(jī)電一體化生產(chǎn)的技術(shù)革新具有促進(jìn)作用。

4系統(tǒng)頭文件

就現(xiàn)階段的發(fā)展來看，電氣傳動系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)的使用率已經(jīng)相當(dāng)高了，電氣傳動系統(tǒng)實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化，這主要是因為其是一種中央處理的網(wǎng)絡(luò)化電氣控制系統(tǒng)，結(jié)合了檢測技術(shù)與自動化控制，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，工作人員不必再像從前一樣用手操作，工作環(huán)境較從前要安全許多，工作效率也得到了顯著提高。在單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用的過程中，運用系統(tǒng)頭文件能夠在很大程度上提高電氣設(shè)備的性能，系統(tǒng)頭文件幾乎貫穿于每個系統(tǒng)端口與功能寄存器的物理地址中，為了將單片機(jī)的作用發(fā)揮到最大，工作人員會精準(zhǔn)設(shè)置單片機(jī)。通常情況下，96系列的單片機(jī)有很多型號，每種型號的功能和芯片皆有不同。另外，單片機(jī)的型號也各有不同，各種型號的功能也不一樣，需要根據(jù)具體的需求，來確定所涵蓋的型號頭文件，因此，在需要轉(zhuǎn)移程序時，只需變換頭文件，減少了工作量，提高工作效率。

5低能耗、高性能電氣傳動及控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

1.具有模塊化特點的自適應(yīng)無源軟開關(guān)逆變裝置，該裝置主要考慮電力轉(zhuǎn)換過程引起的開關(guān)損耗而進(jìn)行的發(fā)明與創(chuàng)新，該裝置主要包含高頻三相無源軟開關(guān)逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及軟開關(guān)工作模式，而且極諧振結(jié)構(gòu)無源軟開關(guān)逆變裝置的工作原理是經(jīng)過設(shè)計諧振網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)流量流動進(jìn)行控制，使得開關(guān)達(dá)到零電流接通與斷開的效果，從而降低了能量流動過程中的開關(guān)能耗。此項技術(shù)已經(jīng)解決了軟開關(guān)應(yīng)用于大功率三相逆變器的難題。2.電能傳輸過程的損耗是電氣傳動及控制系統(tǒng)中較為嚴(yán)重的能耗問題，針對此問題，基于零序環(huán)流抑制的正負(fù)序電流及電壓功率整體化控制技術(shù)應(yīng)運而生，該項技術(shù)配備并聯(lián)PWM整理裝置，降低了在不平衡供電網(wǎng)絡(luò)情況下無功優(yōu)化和諧波補(bǔ)償產(chǎn)生的損耗，將電能傳輸中的損耗降為最低。3.電機(jī)運行過程的能量損耗問題也不容忽視，目前常選用傳動系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)方法，采納具有負(fù)載適應(yīng)能力的電機(jī)能量優(yōu)化控制技術(shù)，該技術(shù)可以有效防止電機(jī)運行中出現(xiàn)能量無效損耗問題，保證電機(jī)的高效可靠運行。4.基于以上三個過程中的能耗控制技術(shù)及裝備，考慮電氣傳動及控制系統(tǒng)整體能量流動環(huán)節(jié)，系統(tǒng)能量全局相似動態(tài)優(yōu)化技術(shù)不僅可以滿足系統(tǒng)能量流動的安全可靠管理，而且可以有效降低每個流量傳輸環(huán)節(jié)的能耗。以上研究裝置及各部分模塊分別具有單獨的故能和通用接口，因此該技術(shù)的應(yīng)用靈活性較強(qiáng)，可依據(jù)不同的實際要求構(gòu)建合適的控制系統(tǒng)。同時該項新技術(shù)可以與傳統(tǒng)的電氣傳動系統(tǒng)進(jìn)行良好配合連接，當(dāng)采用該技術(shù)中的模塊與裝置時，那么就實現(xiàn)了對傳統(tǒng)電氣傳動及控制系統(tǒng)的改良和革新。例如在衛(wèi)星燃?xì)廨啓C(jī)電變換及電梯電氣傳動等控制系統(tǒng)中，該項節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成功降低了整體系統(tǒng)能耗，為電機(jī)運行的節(jié)能和能源系統(tǒng)的優(yōu)化提供了指導(dǎo)和參考，也為電能和機(jī)械能提供了較為高效的轉(zhuǎn)換平臺。該研究技術(shù)所構(gòu)建的電氣傳動及控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)適合應(yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（尤其是大型及高耗能的產(chǎn)業(yè)）的升級，有助于推動電氣傳動領(lǐng)域的科技提升，對提高東北老工業(yè)基地裝備制造水平、加強(qiáng)高能耗行業(yè)的能源節(jié)約和能耗降低具有重要的意義。

6低噪聲布線技術(shù)的發(fā)展

由于時代在進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)在發(fā)展，傳統(tǒng)的單片機(jī)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前社會發(fā)展的需求。但是先進(jìn)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用中，電源噪聲仍然會通過技術(shù)芯片干擾內(nèi)部電路的正常運行，基于此，想要改變此種現(xiàn)象，需要根據(jù)具體情況對低噪聲布線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，比如，將電源的放置在相鄰的引腳上，以此來降低技術(shù)芯片的電流量，從而降低整個系統(tǒng)運行過程中的噪音。

結(jié)語

電氣傳動及控制系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)是目前國家能源戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，為了降低高耗能產(chǎn)業(yè)中的能源消耗，眾多高校及企業(yè)從調(diào)速方式、傳動技術(shù)及新裝置的開發(fā)等方面進(jìn)行開展研究，不同的調(diào)速系統(tǒng)及傳動技術(shù)的能耗率存在差異性，因此應(yīng)結(jié)合實際生產(chǎn)需要進(jìn)行匹配調(diào)速系統(tǒng)。低能耗、高性能電氣傳動及控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的開發(fā)為電氣傳動領(lǐng)域的發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用，應(yīng)該對該技術(shù)加大推廣力度。

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（作者單位：1、寶雞市水利工程建設(shè)與管理處;2、寶雞市水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計院）