電氣自動化交流傳動控制系統分析

王英臣

摘 ?要：交流電的出現與使用，使得相關技術逐漸發展起來，成為工業生產中的主流電力形式，而交流傳動控制系統就是其中的一種。在電氣自動化技術加入到控制系統中后，系統應用結果得到了進一步完善，為交流傳動控制系統推廣與使用創造出了更加有利條件。文章將以交流傳動控制系統基本情況介紹為著手點，對電氣自動化交流傳動控制系統展開全面性分析與研究，期望能夠為控制系統應用與推廣提供一些理論方面的幫助。

關鍵詞：同步電動機;異步電動機;交流傳動控制系統;人工智能技術

中圖分類號：TM92 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）19-0051-02

Abstract： With the emergence and use of AC power， the related technology has gradually developed and become the mainstream form of power in industrial production， and the AC traditional control system is one of them. After the electrical automation technology is added to the control system， the application result of the system has been further improved， which creates more favorable conditions for the popularization and use of the AC drive control system. This paper will start with the introduction of the basic situation of the AC drive control system， and carry out a comprehensive analysis and research on the electrical automation AC traditional control system， in order to provide some theoretical help for the application and promotion of the control system.

Keywords： synchronous motor; asynchronous motor; AC power transmission control system; artificial intelligence technology

交流調速傳動在能源節約方面有著不可忽視的作用與價值，其不僅可實現對電能負荷的有效控制，保證節能結果與收益，同時還具備較大的節電潛力，極為符合現代行業可持續化發展目標。電氣自動化技術開始在交流傳動控制系統中得到應用之后，控制運行變得更加智能，流量調速效率與質量也變得更加理想。為更好地展開系統應用，對控制系統基本情況展開分析與研究極具現代價值。

1 交流傳動控制系統

1.1 交流電動機調速策略

（1）同步電動機。在實施同步電動機調速過程中，可通過對供電電壓頻率實施調整的方式，對同步轉速展開控制。

（2）異步電動機。在對異步電動機（圖1）實施調速過程中，會通過對晶閘管控制技術的運用，展開調速操作。在具體實施調速時，首先會通過實施調壓調速手段，對加于電動機定子繞組電壓實施控制;其次會展開串級調速，進而對轉子回路附加電勢實施控制;最后實施變頻調速，對定子供電頻率、電壓實施控制[1]。

1.2 交流調速技術優勢

通過對交流調速技術的分析可以發現，此種技術具有占地面積小、調速性能理想以及節約能源等方面的優勢，所需投入的維護費用相對較少，并不需要耗費大量人力以及物力[2]。同時，其適應能力以及環境接受能力也較為理想，可以在惡劣環境或大容量環境中展開運用。

2 電氣自動化交流傳動控制系統

2.1 交流調速原理

在直流電動機中配有整流子以及電刷，電動機在使用過程中會對兩者形成一定磨損，需要經常對兩者開展維修與檢查，電動機使用環境相對有限。同時直流電動機還具有容量有限、轉速高度不足等方面的問題，所以整體電動機使用存在著諸多干擾因素。而交流電動機的出現，有效彌補了直流電動機在使用中所存在的各項問題，電子技術以及電力電子學的不斷完善，更加為半導體交流技術的運用提供了有利契機，交流調速系統變得更加理想。從上世紀70年代開始，電氣自動化技術研究力度呈現出逐漸增加趨勢，交流電傳動控制方式在技術支持下變得更加智能，電動機的動態響應速度、調速范圍以及調速精度等，均得到了不同程度的優化，為其在工業領域，尤其是機電傳動自動化領域中的地位奠定了扎實基礎。

2.2 電動機調速

以異步電動機調速為例。較為常用的異步電動機調速方式，除上文所述集中調速方式之外，還有變極對數調速以及電磁轉差離合器調速等[3]。根據電動機基本原理，從定子進入到轉子的電磁功率，一部分會和轉差率保持正比關系，另一部分會對負載形成有效拖動。就能量轉換層面而言，轉差功率回收、消耗以及是否增加，將是評價調速系統效率的重要指標。鑒于此，可以將異步電動機調速系統細分為三種：

（1）轉差功率消耗型。此種系統轉差功率，會被轉換為熱能進而被消耗掉。與其他調速系統相比，此種調速系統效率處于較低狀態。會通過提升轉差功率消耗的方式降低轉速，隨著轉速的不斷降低，其效率也會越小[4]。

（2）轉差功率回饋型。此種系統對于轉差功率的消耗較大，會有一部分功率在運行時被消耗掉，而多數功率，會通過對變流裝置的運用，回饋到電網之中，或直接轉化為機械能被使用。在轉速逐漸處于下降狀態時，回收功率也會隨之增加。

（3）轉差功率不變型。此種系統轉差功率內的轉子會出現一部分的銅損耗，但其轉差功率消耗始終處于較為穩定的狀態，也會隨著轉速的改變而出現較大變化，整體效率相對較高。由于此種系統的變極對數調速使用存在限制，只能實施有級調速，所以系統的使用場合也存在著一定的約束。在諸多調速中，變頻調速使用最廣，能夠形成高動態性能交流調速體系，整體應用效果較為理想，發展前景較為客觀。

2.3 調壓調速系統

在轉子回路參數和電動機定子回路參數處于恒定狀態時，在定轉差率環境中，在定子繞組上的電壓平方會和電動機電磁轉矩保持正比關系。作為一種有效、簡單的調速手段，交流調壓調速技術通過對定子側添加調壓變壓器或在定子回路中串入飽和電抗器的方式，達到對電壓、轉速實施有效調節的效果。目前較為常用的交流調壓調速技術，主要以雙向晶閘管元件運用為主。

2.4 變頻調速系統

變頻調速系統，即變壓變頻調速系統，會在實施轉速過程中，保持轉差功率保持在恒定狀態，系統整體應用效率、性能較為理想，是現代交流調速主要發展方向之一。在對定子供電頻率展開均勻調整過程中，可達到平滑完成電動機同步轉速調整的目標。在多數場合，為保證在調速過程中，電動機最大轉矩不會出現變動，會通過對磁通恒定進行維護的方式，保證后續轉速調整操作高質量進行。為真正達到這一點，需要對定子供電電壓展開調節，強調電動機供電變頻器需要共同具備調頻以及調壓兩種功能。在計算機控制技術支持下，變頻器可在高質量完成調頻以及調壓工作的同時，對啟動制動時間、電流以及轉矩等展開調整，且具備良好的調節功能以及函數運算功能，在工業以及農業等領域均有著廣泛運用。

3 人工智能技術在控制系統中的運用

人工智能技術是現代社會主流技術，也是今后諸多領域發展、研究主要內容。將人工智能控制技術應用到傳動控制系統之中，可通過對各種控制技術的合理運用，達到精準控制目標，可實現對傳統各項控制問題的有效規避，保證控制系統控制效果與運行質量[5]。就目前應用情況來看，常用人工智能控制技術主要有以下幾種：

3.1 模糊邏輯

模糊邏輯控制技術是人工智能控制重要技術之一，較為高效的模糊控制器在應用之后，便取代了常規速度調節器。經過多年發展與研究，高性能、全數字轉動系統中，已經配置了多個模糊控制設備，這些設備的合理運用，可在代替常規PID或PI控制器的同時，為其他任務展開提供精準控制支持。在使用此種技術時，可通過對模糊邏輯的運用，對交流電動機力矩與磁通展開調整，但需注意，技術輸入標定因子是處于動態狀態的。

3.2 遺傳算法

此種控制技術是通過對自然進化過程實施模擬，進而探索出最佳解決算法的控制技術。在控制系統中對此種技術展開應用時，由于技術在實施整體、最優化方式搜索過程中，并不會對其他輔助信息或者梯度信息形成依賴，通常只需要對適應度函數以及影響搜索方向目標函數展開使用，可實現對復雜問題的科學處理，保證問題處理框架建設質量。

3.3 神經網絡

神經網絡在驅動系統以及交流電機中的運用，是現代學術領域研究熱門內容。以常規反向轉波算法ANN在步進電機控制算法中的運用為例。在具體使用時，會通過對試驗數據的運用，按照初始速度以及負載轉矩等內容，展開最大可觀測速度增量設置。ANN系統整體性能較為理想，能夠有效提高定位效率，保證非初始速度以及負載轉矩大范圍控制效果。由于此系統結構屬于多層前饋型結構，會通過對常規反向傳播學習算法的運用，展開電動機控制，可智能化展開定子電流控制與轉子速度控制，應用前景較為廣闊。

4 結束語

通過本文對電氣自動化交流傳動控制系統相關內容的闡述，使我們對交流傳動控制系統以及電動機調速方式等內容有了更加清晰的了解。各企業需要加大對交流傳動控制系統的研究力度，應掌握電動機具體調速原理與調速方式，以便更好地對其展開使用。而各研究機構也應進一步加強對人工智能等技術的研究力度，應通過對技術的合理運用，將其高質量運用到電動機控制之中，進而實現高效化、智能化交流電傳動控制模式，保證系統控制效果。

參考文獻：

[1]吳天杰.淺談電氣自動化控制系統的應用及發展[J].技術與市場，2019，26（8）：99-100.

[2]白云飛.基于機電控制系統自動控制一體化設計[J].電氣傳動自動化，2019，41（3）：32-34.

[3]姜映紅.汽車連桿機械自動節能傳動的控制系統設計[J].自動化與儀器儀表，2019（3）：140-143.

[4]李越.淺談電氣自動化控制系統發展趨勢[J].幸福生活指南，2018（3）：30-30.

[5]于洪亮.淺談電氣自動化設備的穩定性控制研究[J].幸福生活指南，2018（2）：198-198.