低壓電器技術的展望
雖然,智能低壓電器的研究工作已**展開,但是低壓電器的許多問題用簡單的微處理器無法解決。要使低壓電器產品盡快跟上電力電子技術、計算機技術、傳感技術、網絡技術、智能技術的發展,必須盡快開展下列研究。(一)人工智能技術在電器中的應用
人工智能是控制論、信息論、系統論、計算機科學、神經生理學、心理學、數學、哲學等學科相互交叉滲透的產物。其中人工神經系統、遺傳算法、專家系統與模糊控制是人工智能中*常用到的四種分析方法。
近年來,專用集成電路ASIC技術的飛速發展,它將ADC、DAC以及運算放大器、比較器等模擬電路、微處理器、DSP等功能部件以及SRAM等大規格的存儲器集成在芯片中。DSP開發工具、應用軟件以及DSP平臺的發展,也對電器的人工智能化起到了促進作用。
采用模糊邏輯控制技術與電器技術相結合,研制具有模糊控制能力的多功能、高可靠性、高性能模糊智能電器必將成為今后電器發展的焦點。
專家系統不僅可用于電器制造、生產過程的管理,而且可以與電器技術結合完成優化的運行過程。遺傳算法可用于函數優化、自動控制、圖像識別、機器學習、規劃設計等領域。
神經網絡由于其適應不確定性和高度的非線性控制對象,在控制中可用于模式識別、優化設計、推理模型、故障診斷等。因此可用于電器的設計與實時信號檢測、控制、保護、調節、故障診斷等。神經網絡已應用于異步電動機的熱過載保護的溫升智能預測系統。
(二)現場總線技術在低壓電器中的應用
隨著信息技術和計算機網絡的發展,使智能化電器與中央控制設備,包括中央控制計算機與可編程邏輯控制器實現雙向數據通信,并在低壓配電系統和電動機控制中心統一形成了智能化監控、保護與信息網絡系統。這種系統使操作人員在控制室中能夠方便地控制各種現場設備,并且能夠及時了解現場設備運行情況,處理各種故障。近年來,現場總線的出現給工業自動化帶來了**性的變革。
現場總線是一種造價低、可靠性強并適合工業環境使用的通信系統。傳統的通信系統需用多芯電纜讓數據并行傳送,而現場總線僅需要一根雙芯電纜,使布線非常簡單,減少了安裝維護費用。現場總線按國際標準采用統一的通信規范,因而它具有很好的互換性和互操作性,它是與生產廠商無關的系統,各種現場設備只要按這種規范和協議生產都可以在網絡上使用。現場總線生產工廠能提供現場總線各種標準部件,包括接口、各種中間繼電器、電纜、模塊化I/O站等等,大大方便了安裝和維護,即特即用,適合于現場設備分散布置的特點。國外許多大公司近幾年都發展了可通信低壓電器產品。必須盡快發展我國低壓電器產品的現場總線系統與通信技術,才能使系統具有故障診斷能力。當系統中電器設備發生故障時,通信電器與現場總線聯接器能夠顯示故障信號,便于排除故障,保護系統正常運行;系統傳輸的信號量增加,提高了系統自動化程度;信號傳輸的精度提高,保證了系統運行的可靠性。
(三)仿真與虛擬技術在電器中的應用
前已述及三維計算機輔助設計軟件可以實現三維零部件的實體造型、裝配、自動生成工程圖紙、按照設計的零部件自動進行模具設計并生成數據編碼。但是,要使電器產品滿足預期的技術條件、達到預期的電氣、機械性能,還能、必須經過反復試驗。計算機模擬與仿真技術的應用可以在樣機制作前,**掌握電器產品的性能,減少重復樣機制作,降低實驗費用,加快產品開發周期,提高產品性能指標。
低壓電器的基本特性包括通斷能力、溫升、零部件的強度、熱穩定、絕級性能及其他電氣性能等。這就需要對設計對象的電磁場、應力場、磁場等物理場進行仿真和分析。計算機模擬仿真技術的發展、有限元分析軟件性能的不斷提高,為這種新技術在低壓電器中的應用創造了條件。20世紀90年代以來,用特征造型方式輸入三維圖形,代替繁瑣的數據輸入,使輸入工作變得簡單、直觀,后處理階段可以方便的觀察輸出的數據或對三維圖形進行分析。通過計算仿真可以得到產品設計的可行性方案,滿足產品的技術要求。但是,如果想要實現經濟技術指標*佳,就必須將仿真技術與*優化方法結合起來,才能達到預期效果。隨著計算機圖形技術的迅速發展,虛擬技術將引入低壓電器的設計領域。設計得可以在虛擬環境中,對電器產品進行仿真與優化,這將使我國低壓電器的設計、研究達到一個更新的階段。