摘要：机电一体化技术也可以称之为机械电子技术，是融合电子技术、机械技术和信息技术的新型产物。现阶段，机电一体化技术在工业生产领域中得到了广泛的应用，极大的提升了工业生产领域的生产效率。目前，工业生产的现代化建设已经离不开机电一体化，企业对于机电一体化的生产需求和设备控制保护间的矛盾日渐凸显，因此需高度重视机电一体化设备的电机控制和保护工作。文章正是基于这个角度，重点就机电一体化中电机设备的控制保护问题展开探讨。
关键词：机电一体化；电机设备；控制保护
1 前言
人类生活水平的不断提高，得益于科学技术的发展与应用。尤其是在机械工程领域，传统的机械电气化主要以人力操控为主，不仅消耗了大量的人力与資源、还存在着一定的危险与安全隐患。机电一体化的出现，利用现代化技术实现了机械工程领域的自动化生产，是机械工程领域技术上的革新，生产力方面的突破，为机械企业今后的发展提供了必要的技术支持。科学技术的不断进步与发展，机电一体化系统也在不断的探索与发展中，融入了许多先进的技术，吸收了许多宝贵的经验，逐渐发展成为自身特点鲜明的科学性体系。但是在电机设备的投入使用率大大提升的同时，却忽视了对电机设备的控制保护。因此探究机电一体化中电机设备的控制保护极为必要。
2 发电机保护的重要性
在进行电能供应的时候，发电机组是非常重要的，在电力系统的供应中也是重要的组成部分。发电机组在造价上是非常昂贵的，同时它的结构也是非常复杂的，所以，它的操作过程也是非常复杂的。电力系统的运行安全和供电稳定是需要以发电机的正常运行为前提的，在电力系统运行的过程中，一旦出现故障，对电网的冲击将是非常大的，同时也会导致电网中设备出现损坏的情况，在进行修理的时候会给供电企业带来很大的经济损失。发电机组的结构是非常复杂的，一旦出现故障，保护装置可以进行正确而且是及时的保护，虽然保护装置有很多的优点，但是保护的原理也是非常复杂的。在过去的几十年里，发电机组的保护装置得到了很大的发展，逐渐使用新的技术改变保护装置，现在保护装置已经实现了微机进行操作的模式，这种保护装置可以做到反应更加的快速和灵敏，而且实现了原有保护装置无法实现的功能。主要的功能就是，微机保护装置可以在程序上实现自适应，可以根据运行的情况进行自身定值和特性的改变。新的保护装置具备了自检的功能，当出现故障的时候可以自动发出信号，然后进行闭锁保护。微机保护装置可以与计算机进行信息的交换，并且可以实现远程操作。
3 机电一体化中电机控制与保护问题
3.1 电机控制保护装置问题
在机电一体化中，电机的控制以及保护方面存在诸多问题。加之科学技术的不断优化以及设备的不断更新发展，也给保护问题带来更多的难题，例如电机控制保护设备中，鼠笼式异步电机就频频出现故障。从技术角度来看，导致鼠笼式异步电机出现故障的主要原因在于：电机的电磁电热技术存在一定的问题。一旦电流和电压出现变化，则必然会对机械设备产生一定的不良影响，进而缩短机械设备的使用寿命。因此对于电机设备的控制和保护来说，选取可靠的保护装置，则是确保电机工作安全的重要基础。
3.2 电机设备用电问题
工业生产中，电机设备经常面临着设备短路、电机超负荷运转等问题。很多工业企业仅仅关注电机设备的运行能力以及损坏程度，而对于电机的电能耗损却关注不多。这样一来，就使得产生大量的电能浪费，增加了企业的生产成本，对于企业的可持续发展产生不利影响。
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4 机电一体化中电机应用的控制与保护对策
电机是机电一体化设备中最关键的部分，其主要包括了驱动操控和控制部分两方面的操控。驱动操控主要包含了位置传感器、三相伺服电机设备；控制部分则主要包含了单片机、PWM波发生器、输入输出通道、IPM逆变器、整流模块、A/D和 D/A 转换模块、故障检测和报警电路等设备。这两组设备在电机中相互作用，共同提升工作效率。
4.1 电机阀位与速度控制
电机设备的控制部分由单片机、PWM 波发生器、输入输出通道、IPM 逆变器、整流模块、A/D 和 D/A 转换模块、故障检测和报警电路等设备组成。当机电一体化电机设备处于正常运转状态时，需要利用电压和阀门的位置来实现三相电路 A/D的转换，进而才可以输出到单片机中。同时，电流流经PWM波发生器控制，促使PWM波基于光电波合作用之下进行输出，最终逆变到IPM模块之上。此外，电机设备阀位和速度的控制也需要利用双环控制方案。双环主要包括速度环和位置环。其中速度环主要用于比较电机设备的运行速度和给定发生器的预设速度，同时利用速度调节器来对PWM波发生器的载波频率进行调控，最终实现对电机转速的控制和调节；而位置环的作用在于调控电子设备的位置速度，同时利用PWM波发生器来有效控制预设的速度。因为电机设备中的流量阀的正常运转主要分为减速、匀速和加速三个阶段，且不同阶段的速度、调节时间和位置等均存在一定的变化。因此对于机电一体化而言，要想合理控制电机设备的阀位和速度，需横向对比实际阀位和预定阀位，从而才能有效控制电机设备中的恒定速度和减速，最终全面提升电机的工作效率。
4.2 电机保护装置控制
就安全角度而言，为避免电机设备出现故障，需要安装一定的电机保护装置。由于变频器的输出电流以及电压的不稳定是导致电机设备运行中故障频现的主要原因。因此采用常规的电流以及电压控制难以实现机电一体化设备中对电机保护的要求。所以应启动机电一体化设备中电机的控制和保护功能，并利用其来直观反映电机设备中的电流大小。例如可以选用霍尔型电流互感器对IPM输出三相电流进行检测，并且借助 IPM模块的输出电压对电机的控制和保护设备进行检测，从而对电压和电流频率进行有效的控制，提高设备的工作效率和工作质量。
5 机电一体化中电机设备保护装置未来发展趋势
伴随着科技水平的日新月异，各种电机保护装置也开始涌现出来，并朝向多功能、高效率和高可靠性的方向发展。就目前电机设备保护装置的发展来看，其发展趋势主要体现在以下几个方面：①集成化与创新性。因为机电一体化设备的生产厂家众多，且研制标准接口的机电一体化单元模块较为复杂。因此在原有电机基础之上，利用集成化模块，不仅能够进一步拓展机电一体化电机设备的功能，还便利了用户的使用。②智能化。智能化也是机电一体化中电机控制和保护装置发展的重要趋势之一。随着人工智能、模糊数学等技术进一步融入到工业生产之中，电机控制和保护装置可以实现更加精确的目标控制。③机电一体化在电机控制和保护中的应用，是融合了控制技术和微电子技术，并且也是多种高新技术的重要发展基础。因此可以充分借助光学技术特点，来适当改进机电一体化系统，使其产生更多的附加价值。此外。机电一体化系统运用了开放式的总线结构，科技水平的提升，使得系统化中也实现了多子系统的综合控制和管理。
总之，机电设备自动化程度逐渐增加，电机设备的运用程度逐渐增加，电机在使用环节中，不合理的启动时间、电压以及设备开关等状态下，对机器的损坏率提升。为此，需要对机电一体化中的电机进行控制与技术保护。为了有效地提高机电一体化设备的使用价值，需要借助最先进的技术和理念对机电一体化设备中的电机设备进行改进和完善，增强电机的安全性、有效性、节能性和环保性。
参考文献：
[1]徐军峰.建筑机电一体化设备安装技术及电动机的调试方法[J].商，2015（11）.
[2]高伟，卢振生.机电一体化中的电机控制的探讨[J].电子制作，2013（2）.
论文作者:徐广宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/11
标签：电机论文; 设备论文; 机电一体化论文; 保护装置论文; 技术论文; 速度论文; 发生器论文; 《基层建设》2017年第14期论文;