徐波

摘 要：隨著節(jié)能與環(huán)保逐漸受到重視，令電動機及其控制技術顯著發(fā)展，這一發(fā)展為各個行業(yè)帶來了較大的變化。

關鍵詞：電動機；控制技術；應用

TM359.3

引 言

由于制造技術不斷提高，令傳統(tǒng)系統(tǒng)愈發(fā)無法符合當前高速、精良的機械加工標準，由于電動機技術具有高速、高精密的特征，在機械加工設備中大獲好評。

1電動機及其控制技術的應用情況

電力拖動具備控制簡易、便捷、經(jīng)濟、有效、調節(jié)性能優(yōu)異、較易完成遠距離控制與自動化控制的特點，因此被大量應用于機械、石油以及冶金等行業(yè)中。

我國電動機類別較多，大小差異較大，用途較廣，當前約具有上百個系列、上千個品種。高壓電動機大多用在石油、冶金、化工、礦山、抽水蓄能電站等相關行業(yè)的大型機械設施當中。70%高壓電動機拖動的負載為泵類、風機以及壓縮機等，而大多數(shù)處在輕載狀態(tài)，十分耗費能源。

中小型電動機數(shù)量較多，覆蓋面較大。我國已經(jīng)變成全球中小型電動機生產(chǎn)及運用量最大的國家?？墒俏覈斍笆褂玫碾妱訖C在能效標準方面大部分還處于低效率的IE1，而高效率的IE2以及超高效率的IE3電動機正在被大量普及當中，電動機的更新?lián)Q代為我國經(jīng)濟的發(fā)展以及節(jié)能降耗推波助瀾。

因為交流變頻控制系統(tǒng)在價格方面較為昂貴，并且具有歷史沿襲的因素，使得我國尚有較多的直流調速系統(tǒng)正在應用之中。

科技不斷發(fā)展，現(xiàn)代控制技術不斷進步，我國特種微型電動機以及電動機私服系統(tǒng)逐步被發(fā)展起來，已經(jīng)變成獨立的分支。尤其是一些航空航天部門，通過微型控制電動機，早已不再受國外技術的束縛。比如自行研發(fā)成功的登月使用的微型控制電動機等。

國外當前有80%的電動機是專用電動機，在性能、適應性以及效率方面顯著提升，通用型電機僅占20%。而我國恰好相反，通用性電動機有80%，因此發(fā)展專用電動機對我國而言十分關鍵。

我國在電氣自動化的各類控制形式上采用并存的方式。對于機床方面的工業(yè)設施而言，大量使用電磁式或電子式繼電器、接觸器對系統(tǒng)進行控制。近些年來，接觸器以及電子式繼電器在體積方面更為縮小，但在使用時間方面卻得以延長，有些還朝著多功能方向發(fā)展?？捎捎谄渫ㄟ^機械觸電式硬鏈接，通過界限邏輯完成控制能力，具有易出現(xiàn)電火花的現(xiàn)象，使用時間較短，轉變電路控制功能需要拆線再次進行連接，所以也存在較多不足[1]。

PLC控制系統(tǒng)是將計算機與繼電器接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)勢相融合的系統(tǒng)，存在體積小、控制靈活、較易編程、較易轉變電路邏輯功能、存在數(shù)據(jù)處理、數(shù)字核算、通訊聯(lián)網(wǎng)的功效。PLC無故障運轉時間可在10萬小時以上，具有較高的可靠性，已經(jīng)變成工業(yè)自動化控制系統(tǒng)內應用最為寬泛的核心控制體系。我國大多通過進口方式引進PLC控制裝置，有些為合資工廠組裝而成，重要技術還需要國外給予支持。PLC控制系統(tǒng)的應用，主要在中大型企業(yè)當中，具有普及率過低的現(xiàn)象，發(fā)達國家已經(jīng)采用工業(yè)現(xiàn)場總線以及數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)通訊進行自動化控制。

交流變頻調速控制技術是通過電力電子技術、計算機技術、微電子技術、現(xiàn)代自動控制理論有效發(fā)展的成果。它的誕生轉變了高性能調速系統(tǒng)從直流電動機霸主天下的局勢，令交流調速系統(tǒng)漸漸在調速系統(tǒng)中愈發(fā)受到重視，這也與電力電子器件的迅速發(fā)展密不可分。

我國在高速鐵路技術方面已經(jīng)達到世界先進水準。這也獲益于被稱之為鐵路機車“機芯之核”的IGBT被成功問世。在我國首條IGBT產(chǎn)品的封裝線產(chǎn)生之后，有效完成了IGBT模塊的國產(chǎn)化。

在上世紀末期，我國一些火力發(fā)電廠已經(jīng)開始對高壓變頻器進行進口，并以節(jié)能為目的對風機、壓縮機、水泵進行改造，獲得滿意的成果。由于國產(chǎn)電力電子器件的成功出現(xiàn)，國產(chǎn)高壓變頻器的發(fā)展較快，而大多數(shù)用在火力發(fā)電廠進行調節(jié)節(jié)能改造?？墒牵笕萘扛邏鹤冾l器技術尚與發(fā)達國家具有一定距離。中小型電動機通用變頻器與專用變頻器大多被國外所掌控，例如我國使用量較高的西門子MM4系列通用變頻器[2]。

2電動機及其控制技術的展望

2.1電氣技術和電力電子理論與現(xiàn)代控制理論的結合更為密切

只將電機理論以及電力電子理論與現(xiàn)代控制理論通過逐漸積累的方式所進行的研究的方法以及生產(chǎn)的行為將會無法順應系統(tǒng)高性能的標準。電機驅動系統(tǒng)將不同學科的理論與技術良好結合，以此引發(fā)深遠的影響，并給予有力的支持。

2.2控制系統(tǒng)趨向智能化

對于非線性智能控制技術而言，將各自或融合運用在電動車電機控制系統(tǒng)。這些技能有些不需要系統(tǒng)精準建模，有些擅長節(jié)約非線性問題。它們的運用會令系統(tǒng)結構更為簡約，反應快速，抗干擾較強，會令參數(shù)變動產(chǎn)生魯棒性，較大提升總體系統(tǒng)的綜合性能。這些智能化技術當前也用在電動車控制中，可是只用在改良系統(tǒng)的局部性能當中，也就是可以在局部完成智能化，并且，徹底實現(xiàn)智能化也將成為必然，所以需要投入更多的努力。

2.3電機控制數(shù)字化

隨著計算機技術以及微電子學的迅猛發(fā)展，眾多微機專屬控制芯片以及DSP等逐步運用于電機控制系統(tǒng)當中，當前通過軟件控制系統(tǒng)而逐步代替硬件系統(tǒng)變成了發(fā)展趨勢。電機控制系統(tǒng)面對數(shù)字化環(huán)境，完成了自我故障監(jiān)控、自我保護及自我分析的能力，全數(shù)字化正成為目前電動汽車電機控制以及交流傳動系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

2.4電動機呈現(xiàn)多樣化趨勢

對于電機系統(tǒng)而言，其綜合指標均相差無幾，各有優(yōu)勢。所有系統(tǒng)在當前的驅動中均得到了良好的運用。大多為異步電機和永磁無刷直流電機，并且也運用永磁同步電機與開關磁阻電機。永磁無刷直流電機中，結合了微電子技術、自控技術、電力電子技術、數(shù)字技術以及材料科學等不同學科，展現(xiàn)出多學科相融合的運用，未來形勢十分美好。所有電機想要在未來市場中站穩(wěn)腳跟，不但要對電機的結構進行提升，還要勇于嘗試由反傳統(tǒng)的理念對電機本身包含繞組進行改變，令其更加適用[3]。

2.5專用電動機取締普通電動機

由于電動機類別較多，性能各有不同，所拖動的負載也相差較大。假如均通過通用電動機進行，不論在技術方面還是經(jīng)濟方面均不夠合理。專用電動機則依照負載的不同進行單獨設定，技術性能方面更加適合對應的設施所需，節(jié)能效果更加突出。例如在油田當中使用的抽油機專用稀土永磁電機，則能夠節(jié)省下20%的用電率。

2.6綜合優(yōu)勢

總體電機驅動系統(tǒng)會趨于小型化，簡便、成本較低、擁有高容量、高節(jié)能效果，反應速度較快，調速性能較好，運轉穩(wěn)定，不用維護，對環(huán)境不會產(chǎn)生較大的影響。并且，大功率半導體元器件正在向集成化、智能化方向前進，智能功率模塊作為過渡產(chǎn)品，其成為了微電子技術與電力電子技術的融合產(chǎn)物，不僅給予了相應的功率輸出能力，還兼具控制、保護、監(jiān)測、診斷等能力。其包含了保護電路、驅動電路，能夠完成短路、過流、過壓、欠壓等保護，還可以完成電動機的二次制動。外界僅需為智能功率模塊提供PWM信號，則能夠展現(xiàn)繁瑣的主電路與外圍電路的功能。因為通過隔離技術，使得散熱更加均勻，體積更加緊湊。所以當前電動機控制系統(tǒng)的研發(fā)人員均應當給予考慮，以便提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以此減少研發(fā)的時間及費用。

3結語

綜上所述，步入21世紀以來，性能更加良好的電力電子器件會不斷涌現(xiàn)。電動機及其控制技術對所有自動化技術而言屬于基本環(huán)節(jié)，其發(fā)展與電力電子技術、微電子技術乃至自控技術緊密相連。在科技不斷壯大中，電動機及其控制技術會由于電子技術的發(fā)展而展現(xiàn)出十分美好的前景。

參考文獻

[1]陳偉華，黃堅.我國中小型電動機行業(yè)現(xiàn)狀與展望[J].認證技術.2010.（05）：33-34.

[2]馬逢伯，趙萬龍，徐齊.電動機的運行維護方法探討[J].煉油與化工.2015.（04）：54-56.

[3]寇寶泉，張魯，李立毅，張赫.平面電動機技術發(fā)展綜述[J].電工文摘.2011.（02）：6-12.