電力拖動系統的自動控制和安全保護

摘 要：伴隨著社會經濟的快速發展，電力拖動系統的應用范圍逐漸擴大，并對工業生產起到十分重要的作用。電力拖動系統選擇哪種方式直接關系到生產企業的使用效率，進而影響到企業的生產成本和經濟效益。為了能夠促進企業生產的發展，就必須重視電力拖動系統的自動控制，同時在使用的過程中做好安全保護措施。文章主要針對當前電力拖動系統的自動控制和安全保護進行分析，希望能夠給相關人士一定的借鑒。

關鍵詞：電力拖動系統；自動控制；安全保護

引言

信息時代的到來，使得很多領域都實現了信息自動化。在這種背景下，電力拖動系統獲得了更好的發展，不僅能夠提高工業生產的效率，同時還能夠實現自我保護。但是，在電力拖動系統自動控制中還存在著一些問題，影響了該系統的正常使用，所以我們必須盡可能地優化電力拖動系統的自動控制設計工作，促進系統的快速發展。

1 電力拖動自動控制系統的原理以及發展狀況

1.1 電力拖動自動控制系統的原理

所謂電力拖動指的就是一種通過電動機來驅動機械設備的拖動方式，而電力拖動自動控制系統則是通過某種技術實現這種拖動方式的自動化控制。隨著該項技術的快速發展，目前實現這種系統設計需要融合多門學科知識，設計人員也需要具備較強的專業能力。下面我們就簡單地認識一下電力拖動自動控制系統的原理。第一，計算機是實現電力拖動自動控制系統的核心，同時，通過計算機系統的設計還能夠把機械設備以外的驅動程序提供給設計人員，使設計人員能夠根據自身的需要來自行編程。第二，不同的生產需求決定了電力拖動自動控制方案的不同。設計人員需要根據實際的生產需求來選擇最佳的控制方案，提高設計方案的科學性，保證電力拖動控制系統的可靠性。

1.2 電力拖動系統的發展概況

經歷了將近三十多年，電力拖動控制系統在我國發展迅速，直流拖動控制技術經歷了幾大發展過程例如：交磁電機擴大機系統、磁放大器控制、計算機控制等，如今全新的時期到來了，其重要的標志是數字信號處理器和智能功率集成電路的出現，使模塊化和全數字化的系統得以實現，長期以來根據現代控制論和其他復雜算法的控制理論能夠實現在線快速計算從而進行系統優化處理。

拖動系統結構的組成被電力電子技術的發展所帶動。經歷了許多如晶閘管、GTR等為代表的新型高性能半導體功率器件，日前，發展到了第四代的IGBT，在1MW以下的功率變換裝置中使得其首先考慮的器件。由于電力電子技術和微電子工藝結合，所以新一代智能化和模塊化的第四代功率器件應運而生。例如智能功率模塊板IPM，功率器件和檢測、驅動、保護電路以至于整流電路都一起集成，既使體積減小，器件的成本降低，又大幅度地提高安全可靠性。

2 電力拖動系統自動控制的設計

2.1 電力拖動自動控制系統的選擇

工作人員需要站在宏觀的角度上選擇電力拖動自動控制系統方案。由于電力拖動自動控制系統十分復雜，其中包含很多子系統，一旦在選擇方案的時候，導致任何一個子系統出現問題，都會影響到整個控制系統的設計。如果選擇的控制系統方案具有宏觀性，那么就算系統所包含的子系統出現了問題也能夠實現自我修復。

2.2 電力拖動自動控制系統對電動機的選擇

為了保證生產機械的正常運行，在選擇電動機的時候應該注意所選電動機的功率是否符合生產機械標準。生產企業可以從經濟、技術、需求等方面綜合考慮選擇直流電動機還是交流電動機。一般來說，作為生產企業只需要選擇穩定性強、操作方便、市場價格適中的交流電動機就能滿足生產需要。不過如果生產企業的調速范圍比較廣，機械功率比較大，那么就可以選擇使用直流電動機。不論是選擇哪種類型的電動機，在使用一段時間以后都要注意系統的維修問題。因為一旦出現故障，沒有及時維修，那么就會影響到企業的生產效率，進而給企業的經濟效益帶來損失，所以設計人員需要定期對系統進行維護。

2.3 調節器設置

系統中設置了轉速調節器和電流調節器，分別實現轉速負反饋和電流負反饋作用，前者和后者之前實行串聯聯接，也就是說，電流調節器的輸入為轉速調節器的輸出，晶閘管整流器的觸發裝置由電流調節器的輸出信號進行控制。電流環處于雙閉環結構的內環；轉速環則處于外環。雙閉環調速系統為了獲得良好的靜動態性能，其轉速調節器和電流調節器一般都采用PI調節器。

2.4 建立系統數學模型

為了能夠設計的更加精確，設計人員可以針對系統中各個部分建立數學模型并列出空間方程，實現對整個系統的可控性。建立數學模型是提高系統設計可靠性的主要方式之一，當前已經得到了人們的廣泛使用。

2.5 電力拖動自動控制系統對電器控制線路的選擇

電器控制線路在電力拖動控制系統中擔任十分重要的角色，其選擇的好壞直接關系到整個控制系統的質量，以及控制系統的使用年限。在選擇的過程中，需要從設備的整體性能出發，并結合每個部件的實際特點，做好控制線路工作，考慮每個設備之間的聯系，細化控制系統中局部電器控制，通過局部控制實現整個系統的科學運行，形成一個完整的控制線路。此外，在進行電器控制線路設計的時候，還應該考慮到線路自身的合理性和可靠性，這樣才能夠進一步降低使用過程中發生事故的概率。電力拖動自動控制系統中包括很多電器控制線路，這些線路連接各個電器設備，所以選擇正確的電器控制線路對于整個電力拖動自動控制系統的正常使用具有十分重要的作用。作為設計人員應該根據設備的實際需求，選擇合適的電器控制線路，減少外界環境變化對設備的影響，減少設備故障率的產生。

3 電力拖動系統的安全保護

3.1 熱保護

電動機本身存在一個額定溫度，一旦電動機在工作的過程中溫度超過了額定溫度值就會損壞電動機，所以必須采取措施做好電動機的熱保護工作。

3.2 運行連鎖和啟動連鎖的保護

為了保證電動機能夠在不具備工作條件或者是沒有信號的情況下還能夠正常工作，就需要做好電動機的運行連鎖和啟動連鎖的保護工作，通過輸入信號，實現計算機程序的自動化控制。

3.3 信息保護

由于計算機處理系統具有安全性高的特點，而且計算機自身軟硬件控制系統的安全性比較高，在發生問題的時候，能夠及時地反映出來，并及時停止設備的運轉。

3.4 過流保護

如果電動機在錯誤啟動的情況下可能會出現過流現象，此時的電流是平時電流的1.2倍，這就增加了電動機的負載。電動機長時間在過流情況下工作會造成自身的損壞。

3.5 欠壓保護

電動機本身是有額定電壓的，如果電動機長期在電壓過低的情況下工作，就可能出現部分電器被釋放，造成電路損壞而無法工作。如果工作人員發現故障而且查到是由于電壓過低導致的，那么就應該立即切斷電源。

3.6 短路保護

如果電動機在工作過程中突然出現短路現象，那么就會造成電動機損傷。這是因為在短路的一瞬間會產生巨大的電流，導致電動機內部電路和設備出現損壞。

4 結束語

綜上所述，電力拖動系統是一個十分復雜的過程，在運行的過程中需要各個組件之間的相互配合，才能夠保證任務的完成。為了進一步提高電力拖動系統的工作效率，相關人士對系統的設計以及安全保護進行了細致地分析，保證了工作質量，節省了成本，增加了經濟效益。

參考文獻

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[4]馬志源.電力拖動控制系統[M].北京：科學出版社，2004.

作者簡介：王銀濤（1982，2-），男，籍貫：河北，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：電力拖動交直流調速。