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高空安装公司:高空作业设备控制技术发展

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高空安装公司:高空作业设备控制技术发展

发布日期:2017-04-01 作者:江苏祥泰浩高空工程有限公司 点击:

自从1831年法拉第发现电磁感应现象以来、电机就与人类文明的进步紧密结合在一起.这里的“电机”不仅是通常所指的电动机和发电机,还包括能改变电能电压的变压器及改变电能频率、电流、相位的变换器等装黄,也就是现在称为“电源变换”的设备。一项技术在不同的时代有着不同的内涵。19世纪中叶先后诞生的直流电机和交流电机.最初只是为人们提供种稳定的动力,而调速及力矩的控制则用皮带轮和齿轮来完成,所以那时的电机控制只是解决它的起动与停止,大部分的控制用简单的触点开关电器即能解决。随着世界工业革命的进程.大工业生产的生产方式、产量和质量都发生了根本性的变化,小作坊式的生产形式已不能满足实际需要.因此对电机的控制提出了新的要求.例如,炼钢厂的反转轧机,电动机在工作中不但要求快速地起动和制动.而且要求能频繁地改变运行方向,这时电机运行中的起动转矩和制动转矩以及动态响应成为控制的主要焦点.又例如,载人电梯.为了人的舒适性,它的起动加速和停止减速应遵循一定的运行规律.所以拖动电机的运行过程中必须按照某种曲线迅速调整速度.这时.如果简单地控制电机的起动与停止,则是无法满足要求的.再臂如,在造纸、印染、塑料、冶金等行业常用卷绕设备的电气传动,一般都采用张力控制技术来实现生产工艺中的平衡卷绕.

为了保证加工质量,必须维持材料在传送中有一定的均衡张力;但工艺过程中.放料滚筒的外径不断缩小,而收料卷筒的外径却在不断增大,因此分别带动放料滚筒和收料卷筒的2个电动机必须按一定的规律调节速度,1个需要随料筒直径的减小适时地加快,另1个需要随料筒直径的增大适时地减慢.否则难以保证材料在传送过程中的均衡张力.影响产品加工质量.甚至出现材料断裂。由此可见,生产实践中对电机控制的要求有时非常复杂。

正是由于工业生产的不断进步和发展,电机控制从最初简单的起动控制发展到现在包括功率电子器件、模拟与数字电子技术、高频电源变换技术、微型计算机、自动控制理论、现代调速等多门学科的电力电子技术与运动控制学科的综合控制,在自动生产线、网络制造、信息产业、运输、包装、储存、销售、测试、航空、航天、国防等领域发挥着重要的作用。

20世纪70年代以前,直流电机因具有优越的调速性能,而在需要调速传动的场合都被采用;但传统直流电机采用电刷机械方法换向,存在机械摩擦,需要经常维护,并且运行中产生火花、噪声和无线电干扰.使它的应用受到极大的限制,因此,当时的电气传动中,大部分采用的是交流感应电动机.虽然那时交流调速也有多种方案,但面于当时的技术水平,始终无法达到直流调速的性能。到了20世纪70年代初,席卷全球的石油危机迫使人们不得不投人大量人力和物力,对在电气传动中占主导地位的交流电机传动系统进行高效节能的变频调速研究。经过多年努力,终于使交流调速系统的性能可以达到与直流调速系统相媲美的程度。由于交流变频调速用于风机、水泵的传动能收到节电20%的效果.而风机、水泵的装机容量儿乎占工业电气传动总容量的一半.因此从20世纪80年代起,交流变频调速在世界范围内得到迅速的推广和应用。与此同时.在电力电子技术和计算机技术发展的推动下.传统的有刷直流电机也在技术上有了大的突破.以功率电子开关器件实现换向的无刷直流电机获得成功.并在仪器仪表、医疗器械、家用电器和信息产品中得到推广应用.

电机控制从最初简单的电力拖动,发展到后来能够调速的电气传动,又从后来的电气传动发展到现在的运动控制,控制对象不但包括传统的直流电机、交流感应电机和交流同步电机.还包括直线电机、步进电机、开关磁阻电机、双凸极电机、超声电机和其他的新型电机;控制内容不但包括常规的起动、调速,还包括电磁转矩、位置控制及动态响应性能等。运动控制将电网、整流器、逆变器、电动机、生产机械和控制系统作为1个整体综合考虑.与以前那种电源是电源,变频器是变频器,电机是电机,每1项都作为1个独立的装置来考虑相比,这样更能发挥整体优势,获得最佳的控制效果.要在系统控制中实现这种整体优势,没有计算机技术的介人显然是难以实现的.正是由于以微处理器为核心的全数字控制技术的不断发展。尤其是DSP嵌人式片上系统SOC的出现.使得系统实时性地完成电机控制和电源变换中的运算速度越来越快,处理各种复杂运算不再困难,系统的整体控制性能越来越好,为进一步提高电机控制和电源变换技术的性能指标提供了一个坚实的技术平台.

最早的不停电电源(UPS),完全用机械方法实现,利用惯性飞轮存储的动能带动发电机,为负载提供电网中断时的供电.设备笨重,噪声大,效率低.切换时间长.随着电力电子技术的发展,辞止变流器逐渐取代了那种笨重的机械式的电源变换装置。静止变流器从开始的晶闸管(SCI。和模拟电路控制,到后来的晶体管(GTR)和数字电路控制,一直发展到现在的场控功率开关(1GI3T)和以嵌人式微处理器为核心的全数字化控制,所经历的发展历程与电机控制几乎同步.这类的电源变换装置.现在除了UPS外.还有飞机上的变速恒频电源、太阳能光伏发电和风力发电的并网功率变换器、高频逆变焊机、电力有源滤波器和高压直流输电中的各类变换器等。

数字化控制是当今电机控制和电源变换技术发展的主流,是电力电子技术与运动控制学科中的一项重要技术,而DSP现已成为这项技术的核心。


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