关于机电一体化技术中电机控制探讨

杨建英

摘要： 我国机械制造行业快速发展，其控制系统也随之发展起来，且重要性与日俱增。目前诸多领域的大型电机仍有不少缺陷，需要控制系统更加完善。机电一体化，即机械技术与电子技术的有机融合，将各自技术中的特点完美地结合在一起，实现优势互补。以机电一体化技术的发展历史及现状为前提，探讨该技术在应用过程中对电机保护及控制方面的问题，提出相应的对策，分析行业前景，以期对行业技术人员有所借鉴。

关键词： 机电一体化；电机；控制

1 机电一体化技术的发展历程与现状

1.1 机电一体化的发展历程

机电一体化技术的发展有三个阶段，即发展初级阶段、蓬勃发展阶段和智能化发展阶段。最初早在20实际60年代人们开始利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。而由于军事和工业发展的需求，当时的人们对于这方面开始重视，由于当时电子技术水平发展不够，技术结合与运用还没有得到深入发展。到上个世纪七八十年，计算机技术和通信技术开始快速的发展为机电一体化的发展奠定了技术基础。到了90年代后期，机电一体化进入深入发展时期，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。此外，由于神经网络技术、人工智能技术、光纤技术等领域巨大进步，为机电一体化技术的发展创造了更好的条件。从数控机床的问世到微电子技术的全新发展，进而可编程序控制器、电力电子等的发展为机电一体化提供了坚强基础，最后激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化跃上新台阶。

1.2 机电一体化技术发展现状

近些年来，机电一体化技术有了更全面的进步，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予自动显示记录、自动处理信息、自动检测、自动调节与控制自动诊断与保护等许多新的功能。目前一些电动的实际运行中依然存在着一定的问题，比如执行机构机构多、定位精度低、结构复杂、可靠性差等问题，因而对于这种情况，采用机电一体化技术，将伺服电机、阀门、控制器合为一体，采用模糊神经网络，通过内置变频器，实现阀门的高效控制。

2 机电一体化应用中电机控制与保护存在的问题

2.1 井下机电设备的应用存在的问题

在井下机电设备的应用中对电机的控制与保护还存在着很多弱点，如鼠笼式异步电机属于电机控制与保护中最薄弱的环节，此环节应用不当所引起的电机运行故障很多，约占整个电机设备故障的一半以上。因此，有关人员必须要将井下的电机设备的电机控制与保护重视起来，要研发性能更为可靠的电机控制保护装置。

2.2 电机控制保护装置的使用难以达到需求

在现阶段，所使用的电机控制保护装置还不够发达，尚未达到机电一体化应用中的电机控制与保护的需求。因为所使用的电机控制保护装置多是凭借电热原理和电磁原理，利用热继电器的过载保护功能和熔断器的短路保护而进行的，由于这种零部件本身的不足，导致机电控制与保护还存在缺陷，因此，在机电产品的设计过程中，要将设计、控制与保护融为一体、综合考虑，使电机控制与保护装置实现多样化和全面化。

3 机电一体化应用中电机控制与保护的措施

3.1 对阀门与速度的控制

在电机控制保护装置的实际应用中，对阀门和速度的控制是不可缺少的。在我国主要采用的是双环控制方案，其中内环是速度环，外环是位置环。速度环的目的是为实现对于电机实际转速的调节与控制而进行的一系列操作，这个目的是通过使用速度调节器，将PWM波发生器的载波频率进行调节而达到的。外环的作用是向内环提供相应的速度设定值，这一过程是根据外环的当前位置速度设定，并使用速度给定发生器来实现的。

3.2 对电流电压的准确检测

在对机电一体化中电机控制与保护装置的应用中，对于电流、电压的检测也是不可忽视的，因为对二者的正确检测有益于电机力矩、断相保护、逆变模块等故障的诊断。但是使用一般的电流、电压互感器是很难达到此要求的，为了快速诊断故障排除问题，要采用霍尔型电流互感器和IPM输出电压采用分压电路的方式对IPM输出三相电流和电压进行检测，从而达到电机控制与保护的要求。

3.3 机电一体化中电机的运行维护

机械工业的飞速发展对电机运行维护不断提出新的要求，而现代科技技术的飞速发展又为电机的保护水平的提高提供了新的空问。然而再先进的技术都需要依靠人为的操控，因此，对于电机的运行维护是确保电机的机电一体化技术优势表现的重要前提。在这里把电机的维护分为三个方面，一个是电机运行前的准备，一个是电机运行中的监管，还一个是电机的日常保养。在电动机启动前需要检查电源是否有电，观察启动器是否正常、熔丝规格大小是否合适，检查传动电动机转了和负载机械的转轴、电动机及启动电器外壳是否接地、负载机械是否妥善地作好了启动准备。接通电源后，启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，如果发现异常应立即切断电源。对于电动机运行中的监视，要时刻注意电动机的电压与电流，关注电动机的振动、响声和气味，注意传动装置的检查，以便及时发现问题，减少或避免故障的发门。而对于电动机保护除了运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。

3.2 电机保护控制装置发展趋势及前景

电机控制保护现状是缺乏思路创新和科技创新，近几年针对这些问题提出一些新的理论方法，期望推进该事业的进一步发展。通过仿真计算和故障建模，并引入突破量、相位量、谐波份量、阻抗量、序份量等多种对电机故障敏感的检测量进行数据分析，并作相应判断和分析，把这些工作量提前做好的话，不但可以大大提高保护控制装置的精度和灵感度，还可以为以后的理论研究提供依据，为今后的突破进展提供依据。新技术的应用与开发（例如在线监测保护控制装置的应用等）也是电机控制保护装置的一个重要方面。利用新的技术产品（例如高频电磁波、位移、振动、红线、机械、电、热、光、声等）和理论对电机的運行进行实时监测，然后根据各种装置输出的信息通过计算机进行判断，把反射的数据进行分类，通过科学的分析和比对确定故障类型和严重程度，最后再采取相应的补救措施等，这样不仅能实现以上各种电机保护控制功能，更重要的是能在故障之前发出预警，达到提前防止故障发生，防患于未然。电机控制与保护装置还有一项很重要的发展前景就是积极配套出厂电机保护控制装置，根据国际质量标准水平发现自己的不足和缺陷，并根据我国现实状况具体设计规划，力求适应中国国情。所以说我国在这一方面应该像国外积极学习，发展配套运行机制，使得购买效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不当引起机器损毁，耐用率低下而花费高昂，一方面使出产者的口碑提高和产品进一步推广全国乃至世界打下基础。所以说电机与其保护设备的配套不但能够促进彼此的使用效果，拓宽了电机事业长远发展的道路，对整个机电事业的科学化、人文化、世界化都是一个不小的促进。

4 结束语

总而言之，随着我国科技水平的快速发展，机电一体化技术的会得到不断的提高，而电动机作为扮演我国工业现代化建设中的重要角色，起着非常关键的作用。而对于机电一体化中的电机控制和保护技术也因此显得格外重要，电动机的高效率运行是目前电机行业发展的必然趋势，可见推广高效率电动机是非常有必要的。要从电动机的技术发展和运行维护上进行探讨分析，以从根本上解决目前机电一体化中电机的高效问题，同时也为将后的进一步发展奠定基础。

参考文献

[1]董新.关于机电一体化技术中电机控制探讨.技术与市场，2018，25.06.135+137.

[2]王艳亮.对机电一体化技术中电机控制的研究.《科技与企业》编辑部，2016：1.