电气自动化交流传动控制系统分析

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：交流电的出现与使用，使得相关技术逐渐发展起来，成为工业生产中的主流电力形式，而交流传动控制系统就是其中的一种。在电气自动化技术加入到控制系统中后，系统应用结果得到了进一步完善，为交流传动控制系统推广与使用创造出了更加有利条件。文章将以交流传动控制系统基本情况介绍为着手点，对电气自动化交流传动控制系统展开全面性分析与研究，期望能够为控制系统应用与推广提供一些理论方面的帮助。
　　关键词：同步电动机;异步电动机;交流传动控制系统;人工智能技术
　　中图分类号：TM92         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）19-0051-02
　　Abstract： With the emergence and use of AC power， the related technology has gradually developed and become the mainstream form of power in industrial production， and the AC traditional control system is one of them. After the electrical automation technology is added to the control system， the application result of the system has been further improved， which creates more favorable conditions for the popularization and use of the AC drive control system. This paper will start with the introduction of the basic situation of the AC drive control system， and carry out a comprehensive analysis and research on the electrical automation AC traditional control system， in order to provide some theoretical help for the application and promotion of the control system.
　　Keywords： synchronous motor; asynchronous motor; AC power transmission control system; artificial intelligence technology
　　交流调速传动在能源节约方面有着不可忽视的作用与价值，其不仅可实现对电能负荷的有效控制，保证节能结果與收益，同时还具备较大的节电潜力，极为符合现代行业可持续化发展目标。电气自动化技术开始在交流传动控制系统中得到应用之后，控制运行变得更加智能，流量调速效率与质量也变得更加理想。为更好地展开系统应用，对控制系统基本情况展开分析与研究极具现代价值。
　　1 交流传动控制系统
　　1.1 交流电动机调速策略
　　（1）同步电动机。在实施同步电动机调速过程中，可通过对供电电压频率实施调整的方式，对同步转速展开控制。
　　（2）异步电动机。在对异步电动机（图1）实施调速过程中，会通过对晶闸管控制技术的运用，展开调速操作。在具体实施调速时，首先会通过实施调压调速手段，对加于电动机定子绕组电压实施控制;其次会展开串级调速，进而对转子回路附加电势实施控制;最后实施变频调速，对定子供电频率、电压实施控制[1]。
　　1.2 交流调速技术优势
　　通过对交流调速技术的分析可以发现，此种技术具有占地面积小、调速性能理想以及节约能源等方面的优势，所需投入的维护费用相对较少，并不需要耗费大量人力以及物力[2]。同时，其适应能力以及环境接受能力也较为理想，可以在恶劣环境或大容量环境中展开运用。
　　2 电气自动化交流传动控制系统
　　2.1 交流调速原理
　　在直流电动机中配有整流子以及电刷，电动机在使用过程中会对两者形成一定磨损，需要经常对两者开展维修与检查，电动机使用环境相对有限。同时直流电动机还具有容量有限、转速高度不足等方面的问题，所以整体电动机使用存在着诸多干扰因素。而交流电动机的出现，有效弥补了直流电动机在使用中所存在的各项问题，电子技术以及电力电子学的不断完善，更加为半导体交流技术的运用提供了有利契机，交流调速系统变得更加理想。从上世纪70年代开始，电气自动化技术研究力度呈现出逐渐增加趋势，交流电传动控制方式在技术支持下变得更加智能，电动机的动态响应速度、调速范围以及调速精度等，均得到了不同程度的优化，为其在工业领域，尤其是机电传动自动化领域中的地位奠定了扎实基础。
　　2.2 电动机调速
　　以异步电动机调速为例。较为常用的异步电动机调速方式，除上文所述集中调速方式之外，还有变极对数调速以及电磁转差离合器调速等[3]。根据电动机基本原理，从定子进入到转子的电磁功率，一部分会和转差率保持正比关系，另一部分会对负载形成有效拖动。就能量转换层面而言，转差功率回收、消耗以及是否增加，将是评价调速系统效率的重要指标。鉴于此，可以将异步电动机调速系统细分为三种：
　　（1）转差功率消耗型。此种系统转差功率，会被转换为热能进而被消耗掉。与其他调速系统相比，此种调速系统效率处于较低状态。会通过提升转差功率消耗的方式降低转速，随着转速的不断降低，其效率也会越小[4]。 　　（2）转差功率回馈型。此种系统对于转差功率的消耗较大，会有一部分功率在运行时被消耗掉，而多数功率，会通过对变流装置的运用，回馈到电网之中，或直接转化为机械能被使用。在转速逐渐处于下降状态时，回收功率也会随之增加。
　　（3）转差功率不变型。此种系统转差功率内的转子会出现一部分的铜损耗，但其转差功率消耗始终处于较为稳定的状态，也会随着转速的改变而出现较大变化，整体效率相对较高。由于此种系统的变极对数调速使用存在限制，只能实施有级调速，所以系统的使用场合也存在着一定的约束。在诸多调速中，变频调速使用最广，能够形成高动态性能交流调速体系，整体应用效果较为理想，发展前景较为客观。
　　2.3 调压调速系统
　　在转子回路参数和电动机定子回路参数处于恒定状态时，在定转差率环境中，在定子绕组上的电压平方会和电动机电磁转矩保持正比关系。作为一种有效、简单的调速手段，交流调压调速技术通过对定子侧添加调压变压器或在定子回路中串入饱和电抗器的方式，达到对电压、转速实施有效调节的效果。目前较为常用的交流调压调速技术，主要以双向晶闸管元件运用为主。
　　2.4 变频调速系统
　　变频调速系统，即变压变频调速系统，会在实施转速过程中，保持转差功率保持在恒定状态，系统整体应用效率、性能较为理想，是现代交流调速主要发展方向之一。在对定子供电频率展开均匀调整过程中，可达到平滑完成电动机同步转速调整的目标。在多数场合，为保证在调速过程中，电动机最大转矩不会出现变动，会通过对磁通恒定进行维护的方式，保证后续转速调整操作高质量进行。为真正达到这一点，需要对定子供电电压展开调节，强调电动机供电变频器需要共同具备调频以及调压两种功能。在计算机控制技术支持下，变频器可在高质量完成调频以及调压工作的同时，对启动制动时间、电流以及转矩等展开调整，且具备良好的调节功能以及函数运算功能，在工业以及农业等领域均有着广泛运用。
　　3 人工智能技术在控制系统中的运用
　　人工智能技术是现代社会主流技术，也是今后诸多领域发展、研究主要内容。将人工智能控制技术应用到传动控制系统之中，可通过对各种控制技术的合理运用，达到精准控制目标，可实现对传统各项控制问题的有效规避，保证控制系统控制效果与运行质量[5]。就目前应用情况来看，常用人工智能控制技术主要有以下几种：
　　3.1 模糊逻辑
　　模糊逻辑控制技术是人工智能控制重要技术之一，较为高效的模糊控制器在应用之后，便取代了常规速度调节器。经过多年发展与研究，高性能、全数字转动系统中，已经配置了多个模糊控制设备，这些设备的合理运用，可在代替常规PID或PI控制器的同时，为其他任务展开提供精准控制支持。在使用此种技术时，可通过对模糊逻辑的运用，对交流电动机力矩与磁通展开调整，但需注意，技术输入标定因子是处于动态状态的。
　　3.2 遗传算法
　　此种控制技术是通过对自然进化过程实施模拟，进而探索出最佳解决算法的控制技术。在控制系统中对此种技术展开应用时，由于技术在实施整体、最优化方式搜索过程中，并不会对其他辅助信息或者梯度信息形成依赖，通常只需要对适应度函数以及影响搜索方向目标函数展开使用，可实现对复杂问题的科学处理，保证问题处理框架建设质量。
　　3.3 神经网络
　　神经网络在驱动系统以及交流电机中的运用，是现代学术领域研究热门内容。以常规反向转波算法ANN在步进电机控制算法中的运用为例。在具体使用时，会通过对试验数据的运用，按照初始速度以及负载转矩等内容，展开最大可观测速度增量设置。ANN系统整体性能较为理想，能够有效提高定位效率，保证非初始速度以及负载转矩大范围控制效果。由于此系统结构属于多层前馈型结构，会通过对常规反向传播学习算法的运用，展开电动机控制，可智能化展开定子电流控制与转子速度控制，应用前景较为广阔。
　　4 结束语
　　通过本文对电气自动化交流传动控制系统相关内容的阐述，使我们对交流传动控制系统以及电动机调速方式等内容有了更加清晰的了解。各企业需要加大对交流传动控制系统的研究力度，应掌握电动机具体调速原理与调速方式，以便更好地对其展开使用。而各研究机构也应进一步加强对人工智能等技术的研究力度，应通过对技术的合理运用，将其高质量运用到电动机控制之中，进而实现高效化、智能化交流电传动控制模式，保证系统控制效果。
　　参考文献：
　　[1]吴天杰.浅谈电气自动化控制系统的应用及发展[J].技术与市場，2019，26（8）：99-100.
　　[2]白云飞.基于机电控制系统自动控制一体化设计[J].电气传动自动化，2019，41（3）：32-34.
　　[3]姜映红.汽车连杆机械自动节能传动的控制系统设计[J].自动化与仪器仪表，2019（3）：140-143.
　　[4]李越.浅谈电气自动化控制系统发展趋势[J].幸福生活指南，2018（3）：30-30.
　　[5]于洪亮.浅谈电气自动化设备的稳定性控制研究[J].幸福生活指南，2018（2）：198-198.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15250448.htm