机电一体化中电机设备的控制保护问题分析

刘刚

摘 要：机械装置技术和电子技术的有效融合称为“机电一体化”，两者发挥自身的优势特点，提高生产效率和质量。现今，工业生产的现代化建设离不开机电一体化，企业对机电一体化的生产需求与其设备控制保护之间的矛盾逐渐凸显，所以需要对机电一体化设备的电机控制和保护工作予以重视。在深入研究机电一体化的应用领域和技术的同时，应加强对电机设备的控制保护。

关键词：机电一体化；电机设备；控制保护；电机阀位

中图分类号：TH-39 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.092

随着社会的不断发展，技术在不断创新，经济化市场需求和企业生产对机电一体化应用领域的扩展使得电机设备的投入使用率大大提升，但却忽视了对电机设备的控制保护。机电一体化设备中的电机设备控制和保护主要借助电力电子装置，确保电机能够长时间地高效率运作。但是，在对电机设备进行控制和保护时，受技术、人员等多方面因素的限制，目前还存在大量问题尚未解决。

1 机电一体化的发展进程

“机电一体化”概念的提出推动了我国现代化经济的发展，带动了工业化企业的发展和进步。但是，由于当时缺乏专业的技术，无法完善机电一体化中的电机设备。随着社会的不断发展，相关单位逐渐对机电产品的性能进行了改进和完善。第二次世界大战爆发之后，人们开始关注机电产品的价值和重要性。战争的爆发促进了机电产品的发展，并且对经济的复苏起到了一定的积极作用。随着计算机技术和通信技术的不断发展，控制技术和电子技术也在迅速发展。这为现代化机电一体化的发展奠定了坚实的基础。

2 电机控制与保护问题

2.1 电机控制保护装置问题

机电一体化中，电机的控制和保护存在大量尚未解决的问题，技术的不断优化和更新给设备带来的困扰也逐渐增多。以井下电机控制保护设备为例，鼠笼式异步电机频频发生故障。井下电机是为了确保井下人员的施工安全和生命安全。从技术角度分析，鼠笼式异步电机发生故障的主要原因是电机的电磁电热技术存在问题。随着社会的不断发展，机械化设备逐渐取代了劳动力，因此，要对机械化设备的安全性予以充分的考虑。当电流、电压发生变化时，可能会对机械设备产生一定程度的影响，从而缩短设备的使用寿命。

2.2 电机设备用电问题

工业化生产中所使用的自动化电机容易出现设备短路、电机超负荷运转的问题。大多数工业化企业在生产时只注重电机的运行能力和损坏程度，忽略了电机的电能耗损。工业化企业对电机电能损耗的忽视使得大量电能浪费，增加了企业的生产成本，不利于企业的可持续发展。

3 电机应用的控制与保护对策

机电一体化设备中最为关键的部分是电机，其包含2方面的操控，即驱动操控和控制部分。驱动操控主要由位置传感器、三相伺服电机等设备组成；控制部分由单片机、PWM波发生器、输入输出通道、IPM逆变器、整流模块、A/D和D/A转换模块、故障检测和报警电路等设备组成。两组设备在电机中相互合作共同发挥作用，提高工作效率。

3.1 电机阀位与速度控制

电机设备的控制部分由单片机、PWM波发生器、输入输出通道、IPM逆变器、整流模块、A/D和D/A转换模块、故障检测和报警电路等设备组成。在机电一体化电机设备正常运行时，需要借助电压和阀门的位置将三相电路经过A/D转换模块之后，才能正常输出到单片机中。与此同时，电流再经过PWM波发生器控制，使PWM波在光电波合作用下输出，从而逆变到IPM模块上。

此外，电机设备阀位和速度的控制需要借助双环控制方案。双环分为速度环和位置环。速度环主要是对电机设备的运行速度和给定发生器的预设速度进行比较，并且借助速度调节器来对PWM波发生器的载波频率进行调控，从而对电机的转速进行控制和调节；位置环主要是对电子设备的位置速度进行调控，并且借助PWM波发生器对预设的速度进行控制。由于电机设备中流量阀在正常运行状态下分为减速、匀速、加速3个阶段，并且不同阶段的速度、速度调节时间以及速度的位置都具有可变性。机电一体化中电机设备的阀位和速度的控制，需要对实际的阀位和预定阀位进行横向比较。这样才能对电机设备中的恒定速度和减速进行控制，提高电机的工作效率。

3.2 电机保护装置控制

从安全角度分析，需要安装机电一体化设备中的电机保护装置。机电设备在运行中容易发生故障，主要原因是变频器的输出电流和电压不稳定。常规的电流和电压控制无法满足机电一体化设备中电机保护的要求，因此，需要启动机电一体化设备中电机的控制和保护功能，并且借助其来对电机设备中电流的大小作直观的反映。使用霍尔型电流互感器对IPM输出三相电流进行检测，并且借助IPM模块的输出电压对电机的控制和保护设备进行检测，从而对电压和电流频率进行有效的控制，提高设备的工作效率和工作质量。

4 结束语

现代化的工业生产离不开机电一体化，所以需要对机电一体化设备的电机控制和保护工作予以重视。为了有效地提高机电一体化设备的使用价值，需要借助最先进的技术和理念对机电一体化设备中的电机设备进行改进和完善，增强电机的安全性、有效性、节能性和环保性等。这样有利于机电一体化工程的发展，促进企业的发展和壮大，提高经济效益和社会效益。

参考文献

[1]董丽娟.论机电一体化中的电机控制与保护[J].科技创新与应用，2013（05）：109-111.

[2]杜秀琴.浅谈电机在机电一体化技术中的保护[J].科技创新与应用，2015（06）：74-76.

〔编辑：刘晓芳〕