工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用分析

張雪松

【摘 要】現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國的工業(yè)化的發(fā)展也有了很大的提高。不斷增長的物質(zhì)需求要求社會(huì)生產(chǎn)力也快速的增長，由此，自動(dòng)化技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，并隨著技術(shù)的成熟逐漸運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域。在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)中的應(yīng)用就是其中一個(gè)典型的例子。變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中既可以起到節(jié)約資源的作用，又能使生產(chǎn)效率得到飛速提高，將其運(yùn)用于工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中可以說是工業(yè)發(fā)展的一大福音。本文主要研究分析變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中實(shí)踐運(yùn)用的意義及具體應(yīng)用方面。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)電氣自動(dòng)化控制；變頻調(diào)速技術(shù)；應(yīng)用分析

引言

將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，不僅能夠促使企業(yè)獲取良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且一定程度上還能有效的節(jié)約資源。基于此，本文將著重對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用展開深入的探究，希望能不斷的促使今后我國的工業(yè)電氣化行業(yè)邁向穩(wěn)定的發(fā)展道路。

1變頻器的性能與節(jié)能作用

在我國節(jié)能的應(yīng)用方面，變頻器成為很重要的節(jié)能自動(dòng)化設(shè)備，得到迅速的發(fā)展與大范圍的應(yīng)用，如：電力行業(yè)、建材行業(yè)、石油行業(yè)、造紙行業(yè)、食品飲料行業(yè)等。在公共的設(shè)施中，也應(yīng)用變頻器。變頻器生產(chǎn)之初是在對(duì)速度進(jìn)行調(diào)控方面來發(fā)揮作用的，我國目前將這種調(diào)節(jié)速度的功能應(yīng)用在節(jié)能的功能上，并且取得了一些成效。變頻調(diào)速技術(shù)使電動(dòng)機(jī)在節(jié)能的轉(zhuǎn)速形式下運(yùn)行，在一定程度上對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制精度進(jìn)行提高。在實(shí)際中的應(yīng)用如下：在風(fēng)機(jī)水泵中，依據(jù)流體力學(xué)的原理，軸功率與轉(zhuǎn)速三次方形成正比，當(dāng)設(shè)備所需要的風(fēng)量減少的時(shí)候，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速自然就降低了，設(shè)備的功率也在同一時(shí)刻按照轉(zhuǎn)速的三次方逐漸下降?？梢娋_調(diào)速在節(jié)電方面的效果非常好。所以，采用變頻調(diào)速，可以有效提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的工作效率，具有高節(jié)能潛力。

2變頻調(diào)速技術(shù)的原理

變頻技術(shù)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的技術(shù)，根據(jù)其工作的具體要求，主要運(yùn)用了磁極對(duì)數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源之間的關(guān)系，可以將其定義概括為，式中的n代表電動(dòng)機(jī)運(yùn)作的速度，f代表電機(jī)輸出的頻率，p為電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，電動(dòng)機(jī)在工作過程中，主要通過編寫程序控制它的轉(zhuǎn)速與電源，以達(dá)到改變工作頻率，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的目標(biāo)。變頻調(diào)速技術(shù)主要包括自適應(yīng)電機(jī)模型、脈沖優(yōu)化選擇器以及比較器等三部分構(gòu)成，自適應(yīng)電機(jī)的模型主要功能是對(duì)電動(dòng)機(jī)工作的電壓、電流進(jìn)行控制，以達(dá)到識(shí)別電機(jī)工作性質(zhì)的目的，從而能夠有效控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，脈沖優(yōu)化選擇器是根據(jù)電機(jī)工作范圍來選擇合適的工作信號(hào)，并在工作時(shí)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行緩沖，使得在不同范圍的功能模塊能夠按照既定的功能工作，比較器模型主要是對(duì)轉(zhuǎn)矩與磁通的功能數(shù)值與正常情況進(jìn)行比較，一般情況下，每隔20s比較一次，然后，通過比較的結(jié)果來判斷調(diào)節(jié)器的輸出或者磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)電氣設(shè)備的變頻調(diào)速控制。

3工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1適應(yīng)電機(jī)模型單元

變頻調(diào)速可以檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)中的電壓與電流特征，從而辨別電動(dòng)機(jī)中的基礎(chǔ)操作標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)使用電動(dòng)機(jī)的模型可以實(shí)現(xiàn)與變頻器的連接，有效地控制對(duì)轉(zhuǎn)矩。同時(shí)在大部分的工業(yè)行業(yè)中，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)電一體化體系運(yùn)行的控制。同時(shí)，也能夠按照工業(yè)機(jī)電一體化的差異性，決定開閉環(huán)的轉(zhuǎn)速大小。而且能夠通過對(duì)轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器進(jìn)行比較選擇，并且對(duì)其進(jìn)行反饋以及參考值的固定時(shí)間的比較，通過兩者之間的滯環(huán)調(diào)節(jié)器來輸出轉(zhuǎn)矩或者磁場(chǎng)的狀態(tài)。在脈沖優(yōu)化的選擇器中，選用芯片處理信息，然后根據(jù)設(shè)計(jì)中的OFDM調(diào)制方式的信號(hào)編碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)并編寫相對(duì)應(yīng)的模塊電路，實(shí)現(xiàn)星座映射、FFT/插入循環(huán)前綴、緩沖模塊等功能，實(shí)現(xiàn)變頻器對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的仿真驗(yàn)證，全面的落實(shí)工業(yè)電子自動(dòng)化控制中對(duì)于變頻調(diào)速的要求。有效的將節(jié)能要求進(jìn)行落實(shí)，降低生產(chǎn)成本進(jìn)而提高產(chǎn)品競爭力，實(shí)現(xiàn)工業(yè)電子自動(dòng)化控制的要求。

3.2通過變頻技術(shù)能夠進(jìn)行資源的有效節(jié)約

工業(yè)作為我國的第二產(chǎn)業(yè)，其在生產(chǎn)過程中還需要耗費(fèi)大量的能源。電力作為工業(yè)運(yùn)行過程中的主要能源之一，其也是保障工業(yè)正常生產(chǎn)的重要依據(jù)。在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制過程中，還需要在同一時(shí)間內(nèi)來對(duì)多臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行情況進(jìn)行有效的控制，但是在很多工程中多是對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行直接供電，也沒有對(duì)用電機(jī)器的具體運(yùn)行情況進(jìn)行考察，也就存在有一定的電力資源浪費(fèi)情況，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致機(jī)器的損壞，從而威脅到該工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)可靠性以及生產(chǎn)效益。在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制工作中通過變頻調(diào)速技術(shù)的合理應(yīng)用，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電流的合理分配，在滿足各種用電機(jī)器正常用電需求的基礎(chǔ)上，盡可能的節(jié)約電力能源，還能夠有效減少機(jī)器在運(yùn)行過程中可以遭受的損傷，來減少該工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)成本。此外變頻技術(shù)的相關(guān)組裝零件還具備有一定的通用性，而在電氣自動(dòng)化控制工作中還需要對(duì)多種不同規(guī)格的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，通過變頻技術(shù)能夠有效減少零件規(guī)模原因所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失跟資源損失，還能夠促進(jìn)這些機(jī)器的工作效率得到進(jìn)一步的提升，借此來為該工業(yè)企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3等速區(qū)間的超速控制保護(hù)

電機(jī)拉動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用也是十分廣泛，主要在等速區(qū)間運(yùn)行，采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)也十分重要，可以有效的對(duì)電機(jī)拉動(dòng)設(shè)備的過載或者超速運(yùn)行進(jìn)行預(yù)警，這也是監(jiān)控機(jī)器設(shè)備對(duì)提升設(shè)備運(yùn)行速度控制的依據(jù)，正常情況下，電機(jī)拉動(dòng)設(shè)備的正常工作速率不會(huì)超過設(shè)備運(yùn)行既定設(shè)備的15%，如果超過，變頻系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行速度將會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行緩慢的情況，將系統(tǒng)的安全回路隔開，進(jìn)而能夠采用緊急制動(dòng)設(shè)備來減少系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的速度，達(dá)到對(duì)電機(jī)拉動(dòng)設(shè)備的過載行為進(jìn)行預(yù)警控制[3]。為了有效的控制區(qū)間的超速或者過載行為，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)要注意控制速度的大小，將控制保護(hù)設(shè)置為兩個(gè)階段，首先要求速度控制不能超過10%，否則就會(huì)出現(xiàn)預(yù)警；其次，在速度正常運(yùn)行時(shí)，要求系統(tǒng)工作能夠在正常工作狀態(tài)下，保持系統(tǒng)穩(wěn)定的工作。

3.4在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用效果

從上面的文章中可以看出，傳統(tǒng)中的數(shù)控機(jī)床節(jié)能改造工程存在著很多不足，而這些不足之處，通過變頻調(diào)速技術(shù)就能很好的解決。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用后，不僅促使其調(diào)速范圍、速度準(zhǔn)確性以及定位功能等方面有了最大的保障，而且更是促使工程的機(jī)械結(jié)構(gòu)更加的簡單化。其中，得到簡化后的機(jī)械結(jié)構(gòu)，能夠有效的節(jié)約資源。而數(shù)控機(jī)床的操作過程變得更加簡單，從而促使企業(yè)投入的機(jī)床維修費(fèi)用不斷減少。此外，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，更促使其工程項(xiàng)目的加工精度得到大幅度的提升，從而促使整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率大大提高，最終促使整個(gè)機(jī)床加工行業(yè)得到穩(wěn)定的發(fā)展。

結(jié)語

工業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分，通過變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，能夠促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的效率得到進(jìn)一步的提升，并能夠很好的減少能耗與污染的出現(xiàn)，以促進(jìn)我國的工業(yè)領(lǐng)域得到進(jìn)一步的發(fā)展。但是在目前的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用過程中還存在有比較多的問題，因此相關(guān)技術(shù)人員還需要加強(qiáng)對(duì)該方面的研究力度，并對(duì)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用模式進(jìn)行不斷的優(yōu)化與完善，借此提升我國的工業(yè)發(fā)展水平以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

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（作者單位：河鋼集團(tuán)唐鋼一鋼軋廠）