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淺談電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要:電氣自動化系統(tǒng)在它操作運(yùn)行過程中不同于其他控制系統(tǒng),電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)備一般來講不可以在配件比較多的配電室和控制室里裝置,其往往被安排放置在控制中心,原因是電氣自動化系統(tǒng)操作的頻率和次數(shù)低相較于其他的控制系統(tǒng)來說,其控制的信息采集數(shù)量與對象不僅小而且較少。電氣設(shè)備要配置安全電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用文/宋飛社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,促進(jìn)了電力工程的數(shù)字化,信息化和科技化發(fā)展,也進(jìn)一步提高了人們對電力的需求。在電力行業(yè)中,電氣工程中的電氣自動化技術(shù)也普遍存在人們生活中,而加強(qiáng)電氣自動化在電氣工程之中的運(yùn)用,可以保障企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn),進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益和增強(qiáng)競爭力。本文就電氣自動化在電氣工程中的應(yīng)用做出簡要分析,以供大家探究。

一、全控型電力電子開關(guān)逐步取代半控型晶閘管:
  5O年代末出現(xiàn)的晶閘管標(biāo)志著運(yùn)動控制的新紀(jì)元。它是第一代電子電力器件,在我國至今仍廣泛用于直流和交流傳動控制系統(tǒng)。隨著交流變頻技術(shù)的興起,相繼出現(xiàn)了全控式器件——GTR、GTO、P—MOSEFT等。這是第二代電力電子器件。由于目前所能生產(chǎn)的電流/電壓定額和開關(guān)時(shí)間的不同,各種器件各有其應(yīng)用范圍。
  GTR的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項(xiàng)參數(shù)影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題,使得人們把主要精力放在根據(jù)不同的特性設(shè)計(jì)出合適的保護(hù)電路和驅(qū)動電路上,這也使得電路比較復(fù)雜,難以掌握。
  GT0是一種用門極可關(guān)斷的高壓器件,它的主要缺點(diǎn)是關(guān)斷增益低,一般為4~5,這就需要一個十分龐大的關(guān)斷驅(qū)動電路,且它的通態(tài)壓降比普通晶閘管高,約為2~4.5V,開通di/dt和關(guān)斷dv/dt也是限制GTO推廣運(yùn)用的另一原因,前者約為500A/us,后者約為500V/us,這就需要一個龐大的吸收電路。
  由于GTR、GT0等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流,因而使門極控制電路非常龐大,從而促進(jìn)廠新一代具有高輸入阻抗的M0S結(jié)構(gòu)電力半導(dǎo)體器件的一切。功率MOSFET是一種電壓驅(qū)動器件,基本上不要求穩(wěn)定的驅(qū)動電流,驅(qū)動電路只需要在器件開通時(shí)提供容性充電電流,而關(guān)斷時(shí)提供放電電流即可,因此驅(qū)動電路很簡單。它的開關(guān)時(shí)間很快,安全工作區(qū)十分穩(wěn)定,但是P—MOSFET的通態(tài)電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大,這就給制造高壓P—MOSFET造成了很大困難。
  IGBT是P—MOSFET工藝技術(shù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)物,它兼有MOSFET高輸入阻抗、高速特性和GTR大電流密度特性的混合器件。其開關(guān)速度比P—MOSFET低,但比GTR快其通態(tài)電壓降與GTR相擬約為1.5~3.5V,比P—MOSFET小得多,其關(guān)斷存儲時(shí)間和電流I、降時(shí)間為別為O.2~O.4us和O.2~1.5s,因而有較高的工作頻率,它具有寬而穩(wěn)定的安個工作區(qū),較高的效率,驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。
二、變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展:
  隨著電力電子器件的更新,由它組成的變換器電路也必然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時(shí),直流傳功的變換器主要是相控整流,而交流變頻動則是交一直一交變頻器。當(dāng)電力電子器件人第二代后,更多早采用PWM變換器了、采用PWM方式后,提高了功率因數(shù),減少了高次諧波對電網(wǎng)的影響,解決了電動機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動問題。
  但是PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動作用在定轉(zhuǎn)子上,使電機(jī)繞組產(chǎn)生振動而發(fā)出噪聲。為了解決這個問題,一種方法是提高開關(guān)頻率,使之超過人耳能感受的范圍,但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下導(dǎo)通或關(guān)斷,開關(guān)損耗很大。開關(guān)損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。
三、交流調(diào)速控制理論日漸成熟:
矢量控制的基本思想是仿照直流電動機(jī)的控制方式,把定子電流的磁場分量和轉(zhuǎn)矩分量解禍開來,分別加以控制。這種解藕,實(shí)際上是把異步電動機(jī)的物理模型設(shè)法等效地變換成類似于直流電動機(jī)的模式,這種等效變換是借助于坐標(biāo)變換完成的。它需要檢測轉(zhuǎn)子磁鏈的方向,且其性能易受轉(zhuǎn)子參數(shù),特別是轉(zhuǎn)子回路時(shí)間常數(shù)的影響。加上矢量旋轉(zhuǎn)變換的復(fù)雜性,使得實(shí)際的控制效果難于達(dá)到分析的結(jié)果。
四、通用變頻器開始大量投入
工業(yè)自動化實(shí)用:
  一般把系列化、批員化、占市場量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱為通用變頻器。從產(chǎn)品來看,第一代是普通功能型U/F控制型,多彩用16位CPU,第二代為高功能型U/F型,采用32位DSP,或雙16位CPU進(jìn)行控制,采用了磁通補(bǔ)償器、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償器和電流限制拄制器.具有挖上機(jī)和“無跳閘”能力,也稱為“無跳閘變頻器”。這類變頻器目前占市場份額最大、第三代為高動態(tài)性能矢量控制型。它采用全數(shù)字控制,可通過軟件實(shí)現(xiàn)參數(shù)自動設(shè)定,實(shí)現(xiàn)變結(jié)構(gòu)控制和自適應(yīng)控制,可選擇U/F左頻率開環(huán)控制、無速度傳感器矢幼控制和有速度傳感器矢量控制,實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制的自優(yōu)化。從技術(shù)發(fā)展看,電力半導(dǎo)體器件有GT0、GTR、IGBT,但以后兩種為主,尤以IGBT為發(fā)展趨勢:支頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAS(Reliabiliry,Availability,Servicebility)功能也由于采用單片機(jī)控制動技術(shù)而得以提高。
五、單片機(jī)、集成電路及
工業(yè)自動化控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展:
  以MCS一51代表的8位機(jī)雖然仍占主導(dǎo)地位但功能簡單,指令集短小,可靠性高,保密性高,適于大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)及GM$97C(二系列單片機(jī)等正在推廣,而且單片機(jī)的應(yīng)用范圍已開始擴(kuò)展至智能儀器儀表或不太復(fù)雜的工業(yè)控制場合以充分發(fā)揮單片機(jī)的優(yōu)勢另外,單片機(jī)的開發(fā)手段也更加豐富,除用匯編語言外,更多地是采用模塊化的C語言、PL/M語言。
在集成電路方面,需要重點(diǎn)說明的是集成模擬乘法器和集成鎖相環(huán)路及集成時(shí)基電路在自動控制系統(tǒng)中運(yùn)用很廣。在電機(jī)控制方面,還有專用于產(chǎn)生PWM控制信號的HEF4752、TL494、SLE4520和MA818等應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。
六、結(jié)束語:
  在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代,競爭機(jī)制不斷激烈,要想提高企業(yè)在市場上的競爭力,就得利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),提高企業(yè)辦公
自動化水平,從而有效地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。人工智能的理論是經(jīng)過對人的智能實(shí)行模擬、使得理論不斷延伸和發(fā)展,能夠有效地實(shí)現(xiàn)自動化水平。在電氣自動化工程中利用智能化技術(shù),可發(fā)揮巨大的作用,提高電氣辦公自動化水平,在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障所在,并且實(shí)現(xiàn)智能控制,不斷提升電氣自動化工程的工作效率,更好地服務(wù)于社會。

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