电气传动及控制系统的节能技术

燕宝红 李勃良

【摘  要】我国工业建设最近几年随着我国整体经济建设的快速发展而发展迅速，现代工业自动化生产中，电气传动及控制系统的应用越来越广泛。特别是在交通运输以及高端运载装备等领域的作用更为显著。然而，电气传动及控制系统的调速方式及传动技术的不足造成系统能耗增加。

【关键词】电气传动及控制系统;节能技术

引言

我国经济建设自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就，其成果已经遥遥领先其它发展中国家。近年来，随着社会经济水平的不断提高，我国的科学技术得到进一步的发展，其中电气传动系统应用的范围越来越广泛，并且逐渐成为电气传动系统未来发展的主要方向。

1电气传动设备系统构成

电气传动设备的系统构成，主要分4大模块，一是电源;二是控制设备;三是电动机;四是传动机构。在运行过程中，电源驱动电动机，把电能转化成机械能，向传动机构传递，传动机构利用机械能进行各种有效的控制功能，实现生产操作的机械化。随着电磁感应技术的广泛应用，多功能的传感器元件在电气传动设备中发挥了积极的技术作用，使机电设备传动系统控制的自动化水平不断提高。

2电气传动及控制系统的能量损耗

随着现代工业生产的自动化需求不断加大，电气传动技术及控制系统不仅满足调速的要求，关键在于通过传动来精确控制实现目标位置和运动轨迹，这就为电气控制系统的发展带来机遇。然而，在电气传动及控制系统发展的同时还存在系统能量损耗的问题，导致电能转换为机械能的能量转换过程中利用率较低。那么如何提高能量利用率成为电气传动及控制系统的关键问题。目前，供给电气传动的电能消耗与电动机的结构形式及调速系统有关，合理选用变频调速系统则会有效降低能量转换过程中的能耗。此外，针对整个控制系统而言，还需要有针对性的改进和优化相关的模块和装置来控制电能的消耗，以实现电气传动及控制系统节能技术的发展。

3电气传动系统控制的特点

所谓的控制就是机械控制中具有人工智能的应用技术，与机电设备的自动化控制有着显著的区别，自动化控制有固定的数学模型的限制，按照一定的设计操作程序执行运行控制步骤，控制模型对于机电一体化的生产自动化有积极的影响，减少了人员的操作负担，规避了电源切换过程中可能发生的一切风险，但是，达不到人工智能的“智慧”标准，有时还造成自动化生产的困难，无法实现设定具体的目标，数学模型会使设备的运转出现很多问题，靠设备自身根本无法完善和调整，智能化控制技术的显著特点是具有很强的人工智能，具有人脑的运行运作机制，远远超越了数学模型的功能和技术优势，能够根据机电一体化设备运行状态对控制行为、技术和措施进行随机的优化和调整，能够对设备的运行环境进行具体的分析，与时俱进，有很好的自我修复和完善功能;另外，智能化技术还能够通过提升系统设备的规范性与合理性不断适应工况的随机转变，从而不断提升工作效率。智能控制技术虽然处于起始探索阶段，但是普及应用非常广泛，在生产中的贡献和积极作用也相当明显，积极地开展对智能控制技术的研究，对机电一体化生产的技术革新具有促进作用。

4系统头文件

就现阶段的发展来看，电气传动系统在工业生产的使用率已经相当高了，电气传动系统实现了生产的自动化，这主要是因为其是一种中央处理的网络化电气控制系统，结合了检测技术与自动化控制，提高了企业的生产效率，降低了生产成本，工作人员不必再像从前一样用手操作，工作环境较从前要安全许多，工作效率也得到了显著提高。在单片机技术应用的过程中，运用系统头文件能够在很大程度上提高电气设备的性能，系统头文件几乎贯穿于每个系统端口与功能寄存器的物理地址中，为了将单片机的作用发挥到最大，工作人员会精准设置单片机。通常情况下，96系列的单片机有很多型号，每种型号的功能和芯片皆有不同。另外，单片机的型号也各有不同，各种型号的功能也不一样，需要根据具体的需求，来确定所涵盖的型号头文件，因此，在需要转移程序时，只需变换头文件，减少了工作量，提高工作效率。

5低能耗、高性能电气传动及控制系统节能技术

1.具有模块化特点的自适应无源软开关逆变装置，该装置主要考虑电力转换过程引起的开关损耗而进行的发明与创新，该装置主要包含高频三相无源软开关逆变电路拓扑结构以及软开关工作模式，而且极谐振结构无源软开关逆变装置的工作原理是经过设计谐振网络对系统流量流动进行控制，使得开关达到零电流接通与断开的效果，从而降低了能量流动过程中的开关能耗。此项技术已经解决了软开关应用于大功率三相逆变器的难题。2.电能传输过程的损耗是电气传动及控制系统中较为严重的能耗问题，针对此问题，基于零序环流抑制的正负序电流及电压功率整体化控制技术应运而生，该项技术配备并联PWM整理装置，降低了在不平衡供电网络情况下无功优化和谐波补偿产生的损耗，将电能传输中的损耗降为最低。3.电机运行过程的能量损耗问题也不容忽视，目前常选用传动系统能量调节方法，采纳具有负载适应能力的电机能量优化控制技术，该技术可以有效防止电机运行中出现能量无效损耗问题，保证电机的高效可靠运行。4.基于以上三个过程中的能耗控制技术及装备，考虑电气传动及控制系统整体能量流动环节，系统能量全局相似动态优化技术不仅可以满足系统能量流动的安全可靠管理，而且可以有效降低每个流量传输环节的能耗。以上研究装置及各部分模块分别具有单独的故能和通用接口，因此该技术的应用灵活性较强，可依据不同的实际要求构建合适的控制系统。同时该项新技术可以与传统的电气传动系统进行良好配合连接，当采用该技术中的模块与装置时，那么就實现了对传统电气传动及控制系统的改良和革新。例如在卫星燃气轮机电变换及电梯电气传动等控制系统中，该项节能技术已经成功降低了整体系统能耗，为电机运行的节能和能源系统的优化提供了指导和参考，也为电能和机械能提供了较为高效的转换平台。该研究技术所构建的电气传动及控制系统节能技术适合应用于传统产业（尤其是大型及高耗能的产业）的升级，有助于推动电气传动领域的科技提升，对提高东北老工业基地装备制造水平、加强高能耗行业的能源节约和能耗降低具有重要的意义。

6低噪声布线技术的发展

由于时代在进步，科学技术在发展，传统的单片机已经不能满足当前社会发展的需求。但是先进单片机技术的应用中，电源噪声仍然会通过技术芯片干扰内部电路的正常运行，基于此，想要改变此种现象，需要根据具体情况对低噪声布线技术进行设计，比如，将电源的放置在相邻的引脚上，以此来降低技术芯片的电流量，从而降低整个系统运行过程中的噪音。

结语

电气传动及控制系统的节能技术是目前国家能源战略发展的关键技术，为了降低高耗能产业中的能源消耗，众多高校及企业从调速方式、传动技术及新装置的开发等方面进行开展研究，不同的调速系统及传动技术的能耗率存在差异性，因此应结合实际生产需要进行匹配调速系统。低能耗、高性能电气传动及控制系统节能技术的开发为电气传动领域的发展起到良好的促进作用，应该对该技术加大推广力度。

参考文献：

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[4]黄跃娟，唐世超，程梦圆.单片机技术在电气传动控制系统中的应用[J].时代农机，2017（06）：38-39.

（作者单位：1、宝鸡市水利工程建设与管理处;2、宝鸡市水利水电规划勘测设计院）