1.前言

　　在机电一体化的今天，机电一体化技术得到泛采用，但是机电一体化中的电机控制与保护一直受到限制，为了实现电机的节能性、安全性与高效性，探讨电机控制和保护工作势在必行。

　　2.机电一体化中的电机控制与保护存在的缺陷

　　机电一体化的电机控制与保护存在的问题较多，必须在电机设计过程中，对其进行有效控制，在保护问题上要做好充分综合性的考虑，使控制、保护以及设计三者一体化，才可把电机控制与保护存在的问题一一进行处理[1]。电机控制与保护存在的问题，主要有以下几方面；（1）井下机电机设备中的问题，电机控制保护装置运用于井下机电设备中，一般情况下，保护中鼠笼式异步电机与电机控制，这两者是比较薄弱的环节，在此环节中极易引发电机故障，引发的电机故障将影响到整个机电设备当中50%以上的设备，大部分机电设备都无法正常运行；（2）目前在电机控制保护装置，采用熔断器的短路保护技术和热继电器的过载保护功能，来保护电机控制设备，但仅仅采用这两种方法，完全不能使其处于一个安全的状态之中，必须从其他角度出发，寻求新的措施。

　　3.电机控制和保护的处理措施

　　探索寻求机电一体化中的电机控制与保护措施，可从电机设备的执行机构出发，控制部分与执行驱动部分组成了电机设备的执行机构，其中控制部分又由IPM逆变器、单片机、输入通道和PWM构成，而执行驱动部则是由三相伺服电机和位置传感器两部分组成，零部件若是得到较好处理，即可解决机电一体化存在的种种问题。

　　3.1.PWM发生器与电压电流的检测

　　强化PWM发生器控制信号的处理与接收能力，不仅是提升智能功率模块的主要方法之一，而且还可保证微处理器的工作质量，使微处理器在工作时具有充足的时间对整个电机设备的运行做控制、检测以及保护[2]。一般情况下，机电一体化技术通常采用三相PWM发生器，此发生器与传统的发生器相比比较先进，表现在其具备了大规模集成电路的特性和具有独立的标准微处理器接口，在芯片的内部存在多种智能化与自动化控制信息，例如：波形、幅值以及频率等，对电机的控制与保护至关重要。电流与电压在电机控制与保护中常常被人们所忽视，其实对电流与电压进行准确检测，有利于电机设备的故障诊断工作，普通的电压与电流，都不可为诊断故障提供参谋，必须采用IPM输出电压和霍尔型电流两者集合，运用分压电路的方式对IPM输出三相电流和电压做检测。

　　从PWM发生器与电压电流角度出发，可达到电机控制与保护的要求，这两者是机电一体化应用中的电机控制与保护有效措施当中的其中两项，在实践解决问题上不可或缺。

　　3.2.IPM与控制阀门、速度

　　电机控制与保护对IPM提出了两大要求，即智能逆变模块IPM体积必须足够小，且安全可靠，当电机设备电源使用智能功率模块IPM时，功率较小，在5.5kw之下的三相异步电机才适合使用执行机构，该功率模块功能较为齐全，聚集了驱动电路、功率开关和制动电路三者的所有功能，内部装置各种控制保护功能，是一种比较受认可的功率开关装置[3]。此外，阀门与速度的控制要重视，目前双环控制方法在我国运用得较为广泛，外环是位置环，而内环则是速度环，位置环与速度环的功能作用各自不同，在机电控制装置的速度与阀门当中，经常出现大流量阀门执行机构在运行中，加速、减速或是匀速的运行状态，但由于实际位置与给定位置的差异，使得阀门和速度控制比较艰难，需要做相关的调节工作才能有效控制。

　　智能逆变化模块IPM与对阀门与速度的有效控制，是实现电机控制与保护装置实现多样化和全面化主要方法之一，从这两方面入手，降低电机控制与保护故障的发生率。

　　3.3.单片机与位置检测电器

　　从单片机上实现对电机的控制与保护，主要从两个方面入手，首先单片机通常采用并行接口的方式，来进行控制保护系统的信号处理工作，比如阀门的开启与关闭、接收系统对转矩等，其次，当IPM逆转器发出故障时，可对IPM逆转器发出的故障信号做处理，从这两方面达到对电机的控制欲保护目的。位置检测电路的作用是为操作提供准确、有效的位置信号，传统的电控制保护装置与现今的电机控制保护装置大有不同，传统的电动控制保护装置的执行机构，大部分使用绕线电位器、差动变压器与导电塑料电位器等装置，效果不理想，现今使用位置传感器，其优势在于稳定性高、精度高、无触点、无线性区限制与不受温度限制，效果较为理想。

　　位置检测器与传统控制保护装置相比，有很大优势，值得推广使用，单片机在电机的控制和保护中也不可或缺，把各项措施综合起来，根据实际情况使用，才可提高机电一体化技术。