交流伺服系统发展问题

交流伺服系统发展问题（共3篇）

交流伺服系统发展问题 篇1

1 交流伺服系统简介

“伺服”一词来自英文单词Servo的音译, 是指运动系统按照人们的外部指令要求进行运动。随着科技的发展, 伺服系统从一开始的液压模式发展到目前的电气模式。电气伺服系统主要由伺服电机、反馈和控制装置组成。其中伺服电机是运动的主要执行部件。随着交流伺服电机技术的进步, 伺服系统的主导执行电机的直流电机逐步为交流电机取代。控制装置的主要作用是伺服系统的闭环控制, 主要是力矩、速度和位置等。

2 交流伺服系统的发展现状

2.1 交流伺服系统的分类

首先, 交流伺服系统按照接受和处理指令信号的方式可分为以下三类:模拟式伺服系统、数字模拟混合式伺服系统和全数字式伺服系统。其次, 按照伺服系统的伺服电机来分也可以分为两类, 一是利用永磁同步伺服电机组成的伺服系统, 二是用鼠笼式异步电机构成的伺服系统。

2.2 目前交流伺服系统相关产品的概况和性能分析

随着交流伺服系统在国民经济中的应用日趋广泛, 目前市场上与交流伺服系统相关的产品种类日益齐全, 从交流伺服电机、变频器、各类伺服控制器到车间和厂级监控工作站等一应俱全。

2.2.1 伺服电机

目前市场上的伺服电机按照容量可以分为超小型、小型、中型和大型。由于永磁材料制造技术不断提高, 以铷铁硼为代表的新型永磁材料被用于永磁伺服电机的制造。由于该型永磁材料各方面的性能十分出色, 同时交流伺服电机也采用了更合理的结构设计。此外, 最新的交流伺服电机还采用了更先进的位置编码器, 虽然信号线减少为5根, 但是通信速率、通信周期、数据长度和分辨率等指标却有较大提高。这些新材料新技术的应用使得伺服电机在体积不断缩小的情况下, 性能却得到大幅度的提升。

2.2.2 伺服控制器

由于传统的模拟控制存在系统调试困难、易产生漂移、不易复杂计算, 无法实现现代控制算法等缺点, 随着伺服系统的发展, 传统的模拟控制逐步为采用全数字化结构, 伺服控制系统以现代矢量控制思想实现了电流向量的幅值控制和相位控制的现代伺服系统取代。其先进的技术和工艺主要有以下几方面: (1) 现代伺服系统一般采用将控制算法固化在专用硬件环路中的方式利用硬件来进行电流环控制, 减少了主CPU的运算量。并采用高速的d-q轴变换电流单元提高了转矩控制精度, 保证了系统在稳态及瞬态运行时都具有良好性能。 (2) 最新的伺服控制器采用了具有脉冲编码器倍增功能, 使伺服系统位置控制的整定时间大为缩短。 (3) 利用速度实时检测控制算法来提高伺服电机的低速性能, 进一步降低了速度波动和转矩波动。同时采用在线自动锁定功能, 缩短了调试时间, 增加了操作的便利性。 (4) 最新的伺服控制器采用了全闭环的控制方式, 使伺服控制器能够对系统各个部分的运动误差通过计算进行必要的修正。 (5) 由于精简指令计算机系统技术的应用, 使主CPU的数据处理能力提高到32位, 运算处理速度大为加快, 精度也有大幅度的提高。

2.2.3 上位控制群的广泛应用

随着科技的发展和生产工艺的提高, 工业生产对于机械化设备的高速度、高精度和小型化的要求越来越高, 因此上位机控制群的应用越来越广泛。这种控制系统具有可从上层直连到底层的通用输入、输出控制单元以及视觉传感系统。编程语言可按照用户要求进行选择和配置。可广泛应用于各种工业机械, 性价比很高。

2.3 我国交流伺服系统的主要差距

交流伺服系统的性能指标主要包括调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等五方面。我国现阶段的伺服系统与国外先进水平还有一定的差距。首先, 国外高性能伺服电机的响应频率已经高达900Hz, 而国产的绝大部分产品的频率都在200~500Hz, 差距是非常明显的。其次, 国产产品在系统运行的稳定性方面和世界先进水平也存在较大差距。最后, 由于国外对伺服控制技术的封锁, 使得以软形式进行伺服控制的伺服系统的核心技术与世界先进水平存在较大的差距, 严重制约了我国高性能伺服系统的发展, 因此研发最先进的永磁同步电机伺服控制技术已经成为这一领域当前最为迫切的任务之一。

3 交流伺服系统的发展前景分析

3.1 交流伺服系统的应用前景

现代交流伺服系统首先被应用到的是具有高精度控制要求的宇航和军事领域, 例如火箭发动机、导弹发射车和雷达控制等方面。随着技术的不断进步, 和生产精度和自动化要求的不断提高这一技术逐渐进入到工业和民用领域, 并得到迅速发展和广泛应用。在工业方面主要用于高精度数控机床、智能机器人以及其他的数控机械。在数控机床中的部分高端产品已经开始采用永磁交流直线伺服系统。由于科技和经济的不断发展, 工业生产中对于工业机械的高精度要求以及工业机械向自动化、数字化和智能化不断发展, 同时, 由于机电一体化技术的不断成熟, 自动驾驶技术和智能化楼宇的出现标志着这一技术已经逐步走进我们的日常生活。因此, 交流伺服系统在未来必将得到越来越广泛的应用。

3.2 交流伺服系统的发展方向分析

3.2.1 数字化

随着数字技术和微处理技术的不断进步, 以模拟电子器件为主的伺服控制单元将会被采用全数字处理器的伺服控制单元全面取代, 从而实现伺服系统全数字化。在伺服控制方面将逐步转变为软件控制, 以便在伺服系统中应用现代先进的控制方法。

3.2.2 高集成化

下一代伺服系统将采用高集成化的多功能控制单元。对每一个控制单元, 均可以通过软件对系统参数进行重新设置, 以改变伺服系统的性能适应不同用户的需求, 既可以使用内置的传感器构成半闭环调节系统, 又可以通过接口连接外部传感器构成全闭环调节系统。

3.2.3 智能化

智能化是目前自动控制的一个发展方向, 因此伺服驱动系统智能化是一种必然趋势。最新伺服控制单元的智能化特点主要有: (1) 参数记忆功能。所有参数都可以保存在伺服单元内部, 甚至可以在运行过程中由上位计算机实时加以修正; (2) 故障自查与分析功能。当系统出现故障时, 其类型和可能的原因可以清楚地显示出来, 以便于维修和调试; (3) 参数自整定的功能。新一代的伺服单元能够通过试运行自动进行系统的参数整定和优化。

3.2.4 模块化和网络化

为适应工厂自动化的迅猛发展, 最新的伺服系统都配置了标准的串行通信及局域网接口。以便增强伺服单元与其它控制设备的互联能力, 从而使数台以至数十台伺服单元与上位控制计算机连接形成一个完整庞大的数控系统。有效提升了工厂自动化的水平。

4 结束语

随着科技的发展, 运动控制领域的自动化水平不断提高。在此背景下, 作为运动控制核心的交流伺服系统的发展日新月异。伺服控制控制有传统的模拟控制向数字化、智能化和网络化不断迈进。本文对交流伺服系统的的构成、应用现状以及未来的发展趋势进行了简要的讨论, 限于篇幅, 分析不够深入, 以供大家参考。

参考文献

[1]李旭.智能伺服系统的研究[J].天津成人高等学校联合学报, 2004 (05) .

[2]陈吉红, 朱志红, 熊清平.发展我国伺服驱动产业的探讨[J].伺服控制, 2007 (02) .

[3]卢礼华, 梁迎春, 于福利, 苏宝库.机电伺服系统机构和控制集成设计方法研究现状[J].航空精密制造技术, 2008 (06) .

[4]郑泽东, 李永东.永磁同步电机伺服控制系统的研究现状及发展[J].伺服控制, 2008 (12) .

[5]舒志兵, 董科, 章杰, 卢宗春, 汤世松.伺服运动控制系统及其数控加工应用[J].自动化博览, 2010 (11) .

交流伺服系统发展问题 篇2

今天的学习，使我想起了*月*日市局党组学习会结束时，*局长要求：要在习近平总书记来陕考察重要讲话精神和在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上的讲话精神中，找政策支持、找重点项目、找发展突破口、找工程切入点、找工作思路、找项目资金、找底线红线！

一个月以来，我一直思考这个问题，特别是今天系统学习后，倍感振奋、深受鼓舞，对干好新时期*水利事业充满了信心和力量。下面，我将围绕习总书记对黄河高质量发展的精神，和*局长的“七个找”的要求，将我的思考向各位领导做一汇报并与同志们进行交流。

一、关于“四水四定”的思考

以水定城、以水定地、以水定人、以水定产，*的发展，不是市委书记说了算，而是水说了算。什么地方工程性可控水资源最丰富？*！每年弃3亿方。我们的水哪里去？

“东扩、西引、北上”！“东扩”就是通过水库库区的桂家峡抽水，在凤翔西北建设高位水厂，给凤翔县城、空港新城及周边乡镇及陈仓的周原、幕仪供水；再延伸到岐山县城及周边乡镇；远期给扶风县城和法门地区供水。虽然扶风供水决定用石头河的水，但按高水高用原则，最终将用*的水。前几天我们开始给官务水库供水，也就是说扶风县城和法门地区已经在吃*的水。今天早上扶风郭局长电话，说冀东水泥用的700米的地下承压水，按规定禁止开采，想用*的水建个小水库给冀东水泥供水，所以，我和苏新军在《陕西水利》上发表的《*水库是渭北原区一体化供水的最佳水源》将成为现实。该项目年供水5000万方，初步估算8.8亿，实施后，*渭北原区城乡供水一体化，这将是水利部11月25日视频会倡导的*最大的规模化供水工程。“西引”就是投资2亿元，通过西干泵站进行改造，年抽水2000万方，引水上贾村塬，建设水厂和高位调节池，给蟠龙新区、金河、县功、贾村等乡镇供水，并灌溉原区10多万亩耕地，建设以节水为前提的现代化农业产业园区。“北上”就是投资13亿，新建输水线路42.40Km，泵站3座，建设调蓄工程，自流到麟游县两亭工业园区，年供水量3000万m3，满足两亭循环经济科技工业园区的供水需求。

“四水四定”，*水库也决定了麟游普化水库的立项建设，我局将以大局为重，科学调度水资源，充分和麟游县相互配合，对咸阳羊毛湾水库实施调水，解决羊毛湾水库水资源匮乏的问题，支持麟游普化水库的建设。

二、关于高质量发展的思考

落实高质量发展，*水库要搞好三个确保，确保粮仓安全，确保水库容量，确保供水畅通。

确保粮仓安全。“食为政首，谷为民命”，“饭碗必须牢牢端在中国人手里”。*是*最大粮仓，粮仓要靠灌区，灌区要靠灌溉，*管理局必须以灌溉为主业，为立局之本。一个灌区如果不以公益灌溉为主业，那是失职渎职；一个政府如果把农业灌溉交给企业，那这个政府就是对粮食安全不负责任的政府；一个国家如果把防汛和抗旱推给市场，那是极其危险的，真正的洪水和旱魔来的时候，谁来救你？所以，冯管局必须以灌溉为主业，确保*粮仓安全。今天我们已经冬灌第16天，将持续到年底。灌区要大力推进高标准农田建设，服务好“三农”，推进农业水价综合改革，使灌区群众真正得到实惠，创建标准化规范化灌区，创建标准化灌溉管理站，强化工程维修养护、完善工程设施（最近在*局长的大力支持下，我们积极向省政府反映，要求和渭南一样的维修养护经费），使其发挥好工程效益，保证灌区旱涝保收，保证*人民粮食安全。

确保水库容量。*水库已运行47年，实施水库清淤疏浚工程，4.27亿库容已淤积量1.2亿立方米，在科学论证不影响水质和水库正常功能发挥的前提下，实施水库生态清淤疏浚，提高水库蓄水能力，同时可以利用宝贵的砂石资源。习总书记“山水林田湖草沙”生命共同体的理念，加了一个字：“沙”，《黄河规划纲要》中提出的“采、取、拦、调、排、放、挖”

，明确了一个字：“挖”，所以*水库清淤疏浚，是对水库泥沙的综合处理，是完善水库水沙调控体系的有效举措。

确保供水畅通。近50年未改造的总干3.68

Km渠道，是*水库出水的咽喉，存在重大安全隐患，涉及2座隧洞和1座渡槽，一旦垮塌，一库水将无法供到灌区和城市，只能白白泄掉。实施应急管线工程，迫在眉睫！该项目总投资1.5亿，是*单项最大项目，但前期进展艰难，主要是*500万元以上项目都要上两次政府常委会，我和生林两次夜闯惠市长办公室项目才上了会；二是目前项目审批环境太差，早上宝文理的俱占省老师讲，黄河流域营商环境太差，得分仅14.46，而粤港澳大湾区是37.32！人人怕被追责，我们是法无授权皆不批，南方是法无禁止皆可为！最近这个项目进展加快了，项目建议书、林地可研、选址意见书已审批，稳评下午*正在和政法委联系，可研近期就可审批，项目被市发改委列入《黄河流域高质量发展规划》，确定为明年的水利重点项目。

三、关于生态保护的思考

首先是生态流量。环保要求*水库要每时每刻保持2秒立米的生态流量，一年下泄6300万方。我们计划充分利用生态供水增加生态机组，装机1100千瓦，年电费收入240万元。

其次是水源涵养。水土保持是黄河生态保护中游地区的重点，我们正在建设水保示范园，总投资1500万元项目已经省水保局批复，今年300万元正在实施，明年600万元已经上报，连续三年实施，将*建设成咱们水利人的后花园。

再就是积极习总书记响应碳达峰号召，大胆探索利用渠道光伏发电增加收入。在灌区的渠道上架设光伏组件，开发太阳能发电，不仅可以使渠道得到综合利用，而且可减少渠水蒸发，一举两得。

还有就是建设抽水蓄能电站。我认为*水库附近应该是建设抽水蓄能电站的最佳选址，首先是水量充足，水库水可以直接利用；再是周围荒山顶可建设高位水池，比秦岭好审批；再是离二电近，有利于电网接入。抽水蓄能项目一般是大项目，投资150亿以上，可以与周围凤翔、千阳联合引进，县区也应该是很积极的。近期通过田伟哲主任我们将和长江三峡公司进行联系沟通投资意向。

通过学习十九届六中全会和习近平黄河流域讲话精神，我们应该深刻领悟：

一、*“东扩西引北上”战略已上升到*水利系统层面；

二、农田灌溉过去是、现在仍是、将来还是*管理局公益一类事业单位的立局之本、固局之策、强局之基；

三、黄河高质量发展将给*带来前所未有的机遇，发展的外部环境特别有利，我们应该大干快上，走上复兴之路。

习总书记说，黄河高质量发展首先要树立正确的政绩观，我们所谋划的这些项目都是坚持生态优先、绿色发展的项目，而且全是民生工程，所以我们不怕环保督察，也不怕纪委问责，干这些项目，我们不怕干错。在市局党组领导下，我们将努力把这些谋划变成现实。

特高压交流系统过电压问题分析 篇3

1 特高压交流系统过电压的问题分析

特高压交流系统是电网的重要构成, 实现了远距离供电, 保障电力资源的优化分配。特高压交流系统的电压等级非常高, 而过电压操作, 与系统的绝缘水平直接相关。结合特高压交流系统的运行, 例举比较常见的几类过电压。

1.1 接地过电压

接地过电压, 受到交流系统接地故障的影响, 主要表现为瞬态过电压。此类过电压分为单相、两相故障。以单相接地为例, 分析过电压表现的问题。单相接地过电压的危害性较大, 其可超出3.0pu, 高抗补偿虽然起到限制作用, 但是其在特高压交流系统中, 仅起到基础限制作用, 无法在大范围内消除过电压的影响, 再加上特高压线路过长, 削弱了高抗补偿的能力, 影响了过电压保护, 由此降低了交流系统的绝缘水平。

1.2 合闸过电压

合闸过电压的发生机率大、数量多, 其可分为合空线过电压、单相重合闸过电压。一般情况下, 合空线过电压限制中, 采用了避雷器、断路器, 有效限制合空线过电压, 过电压的数值限制在1.7pu以下, 当合空线的电阻值是300~700Ω时, 过电压的限制处于平衡、稳定的状态, 不会出现过大的浮动。单相重合闸与三相重合闸相比, 过电压的数值明显偏低, 由于单相重合闸的操作不同, 所以过电压也表现各异, 增加了过电压限制的难度。在单相重合闸中, 应该预防发生两侧同合闸的行为, 利用单侧延时的方法, 限制合闸过电压。

1.3 分闸过电压

特高压交流系统中的分闸过电压, 分为甩负荷分闸过电压和故障清除分闸过电压两种。前者过电压在线路正常和接地故障中, 都有可能发生甩负荷过电压, 例如:特高压交流系统线路正常运行时, 断路器突然跳闸, 表明线路中存在突变, 突变中形成过电压风险[2]。避雷器常用于甩负荷过电压中, 将过电压限制在安全的范围内。后者过电压出现在故障线路中, 而且对故障线路临近的交流系统同样存在过电压干扰, 也包括相间的短路清除过电压, 此类型的分闸过电压, 不能采用避雷器, 因其发生机率低, 需要借助分闸电阻, 降低过电压的发生机率。

2 特高压交流系统过电压的限制

针对特高压交流系统过电压的问题分析, 提出限制过电压的方法, 明确过电压的限制操作。

(1) 特高压交流系统与超高压不同, 过电压限制有显著的下降趋势, 所以过电压限制中, 既要具备防御的功能, 又要排除过电压故障的影响。交流系统过电压限制中, 充分考虑接地、分闸的影响, 准确的规定限制标准, 强化过电压的防范操作, 提高过电压的控制水平, 为特高压交流系统提供安全保护的措施, 以此来提高系统的绝缘性能。

(2) 特高压交流系统运行中, 将单相接地的过电压, 做为整个交流系统过电压的最低标准, 其他类型的过电压, 都要限制在最低标准以内, 电力企业通常会使用避雷器, 应用在交流系统线路的两端位置, 协助限制过电压, 保障过电压幅值能够限制在安全的范围内。

(3) 过电压限制的方法不同, 应该按照特高压交流系统的具体需求, 设计过电压限制。例如: (1) 单相重合闸中的过电压限制, 利用单侧延时的方法, 达到限制的标准; (2) 交流系统中, 短线路出现的过电压, 使用多组避雷器, 确保短线路的绝缘能力。

(4) 线路两端加装避雷器, 也是特高压交流系统限制过电压的方式, 两端避雷器注重安全与控制操作, 其在甩负荷过电压中最为常用。

(5) 特高压交流系统中的部分过电压, 幅值相对比较高, 也是利用避雷器, 限制过电压的幅值, 还能降低过电压出现的频率, 有效解决节流系统中的过电压问题, 保护特高压交流系统的安全运行。除此以外, 过电压的限制, 还能降低特高压交流系统的故障率, 起到全方位的预防作用。

3 特高压交流系统过电压操作的建议

特高压交流系统的过电压问题, 对系统运行的影响较大, 全面思考交流系统中出现的过电压问题, 结合过电压的限制策略, 提出操作上的建议

3.1 避免谐振

特高压交流系统中, 一旦发生谐振, 即会影响过电压的限制操作, 很容易引发安全风险。因此, 特高压交流系统在限制过电压时, 必须提前做好避免谐振的工作, 提出两点建议, 如: (1) 以工频过电压为谐振控制的基础依据, 通过高抗补偿的方式, 排除谐振的干扰, 其中高抗补偿不能过度, 根据过电压限制的实际状态, 设计恰当的补偿度; (2) 积极利用小电抗, 控制谐振的规模, 待小电抗规避了谐振危险后, 自主保护交流系统, 抑制过电压的发生。

3.2 推行合闸电阻

合闸电阻的建议, 有利于提高过电压限制的操作水平, 其可在交流系统的不同状态下, 规划对应的限制方法, 更为注重过电压限制的实用性, 最重要的是保护特高压交流系统的可靠性, 规避过电压中潜在的安全隐患, 强化交流系统的绝缘性能。

4 结束语

特高压交流系统过电压的防御能力较高, 必须要根据交流系统的运行情况, 规划过电压的操作, 由此才能消除过电压的风险, 加强交流系统安全控制的力度, 优化合闸限制的动作环境, 便于采取控制措施, 抑制过电压的覆盖, 满足特高压交流系统的安全需求, 设定规范的过电压控制方法。

参考文献

[1]李杨.特高压交流系统过电压若干问题研究[D].浙江大学, 2014.

[2]周浩.特高压交流系统的操作过电压及其控制研究[J].电力建设, 2012, 09:28-30+35.