主頁 > 技術文章 > 淺談電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應用 2024-10-25

淺談電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應用

摘要：電氣自動化系統(tǒng)在它操作運行過程中不同于其他控制系統(tǒng)，電氣自動化系統(tǒng)的設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)操作的頻率和次數低相較于其他的控制系統(tǒng)來說，其控制的信息采集數量與對象不僅小而且較少。電氣設備要配置安全電氣自動化在電氣工程中的應用文/宋飛社會經濟的持續(xù)增長與科學技術的不斷發(fā)展，促進了電力工程的數字化，信息化和科技化發(fā)展，也進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也普遍存在人們生活中，而加強電氣自動化在電氣工程之中的運用，可以保障企業(yè)實現(xiàn)自動化生產，進而提高經濟效益和增強競爭力。本文就電氣自動化在電氣工程中的應用做出簡要分析，以供大家探究。

一、全控型電力電子開關逐步取代半控型晶閘管：
　　5O年代末出現(xiàn)的晶閘管標志著運動控制的新紀元。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。由于目前所能生產的電流／電壓定額和開關時間的不同，各種器件各有其應用范圍。
　　GTR的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項參數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不同的特性設計出合適的保護電路和驅動電路上，這也使得電路比較復雜，難以掌握。
　　GT0是一種用門極可關斷的高壓器件，它的主要缺點是關斷增益低，一般為4～5，這就需要一個十分龐大的關斷驅動電路，且它的通態(tài)壓降比普通晶閘管高，約為2～4．5V，開通di／dt和關斷dv／dt也是限制GTO推廣運用的另一原因，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，從而促進廠新一代具有高輸入阻抗的M0S結構電力半導體器件的一切。功率MOSFET是一種電壓驅動器件，基本上不要求穩(wěn)定的驅動電流，驅動電路只需要在器件開通時提供容性充電電流，而關斷時提供放電電流即可，因此驅動電路很簡單。它的開關時間很快，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工藝技術基礎上的產物，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，其關斷存儲時間和電流I、降時間為別為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，驅動電路簡單等優(yōu)點。
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。應用普通晶閘管時，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，減少了高次諧波對電網的影響，解決了電動機在低頻區(qū)的轉矩脈動問題。
　　但是PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上，使電機繞組產生振動而發(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通或關斷，開關損耗很大。開關損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。
三、交流調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的控制方式，把定子電流的磁場分量和轉矩分量解禍開來，分別加以控制。這種解藕，實際上是把異步電動機的物理模型設法等效地變換成類似于直流電動機的模式，這種等效變換是借助于坐標變換完成的。它需要檢測轉子磁鏈的方向，且其性能易受轉子參數，特別是轉子回路時間常數的影響。加上矢量旋轉變換的復雜性，使得實際的控制效果難于達到分析的結果。
四、通用變頻器開始大量投入工業(yè)自動化實用：
　　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進行控制，采用了磁通補償器、轉差補償器和電流限制拄制器．具有挖上機和“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。它采用全數字控制，可通過軟件實現(xiàn)參數自動設定，實現(xiàn)變結構控制和自適應控制，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，實現(xiàn)了閉環(huán)控制的自優(yōu)化。從技術發(fā)展看，電力半導體器件有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控制動技術而得以提高。
五、單片機、集成電路及工業(yè)自動化控制計算機的發(fā)展：
　　以MCS一51代表的8位機雖然仍占主導地位但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產的PIC系列單片機及GM$97C(二系列單片機等正在推廣，而且單片機的應用范圍已開始擴展至智能儀器儀表或不太復雜的工業(yè)控制場合以充分發(fā)揮單片機的優(yōu)勢另外，單片機的開發(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，需要重點說明的是集成模擬乘法器和集成鎖相環(huán)路及集成時基電路在自動控制系統(tǒng)中運用很廣。在電機控制方面，還有專用于產生PWM控制信號的HEF4752、TL494、SLE4520和MA818等應用也相當廣泛。
六、結束語：
　　在經濟快速發(fā)展的時代，競爭機制不斷激烈，要想提高企業(yè)在市場上的競爭力，就得利用先進的科學技術，提高企業(yè)辦公自動化水平，從而有效地提高企業(yè)的經濟效益。人工智能的理論是經過對人的智能實行模擬、使得理論不斷延伸和發(fā)展，能夠有效地實現(xiàn)自動化水平。在電氣自動化工程中利用智能化技術，可發(fā)揮巨大的作用，提高電氣辦公自動化水平，在設備發(fā)生故障時能夠及時地發(fā)現(xiàn)故障所在，并且實現(xiàn)智能控制，不斷提升電氣自動化工程的工作效率，更好地服務于社會。

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