電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用研究

姚守龍 張川 洛陽(yáng)三隆安裝檢修有限公司

一、變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用原理

變頻調(diào)速是電氣自動(dòng)化控制最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，其基本原理為利基于電機(jī)轉(zhuǎn)速和工作電源輸入頻率的正比關(guān)系，利用電動(dòng)機(jī)工作電源頻率調(diào)整改變的方式，以此實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速改變的作用。公式如下：

n =60 f（1-s）/p

其中，轉(zhuǎn)速由n表示；輸入頻率由f表示；

電機(jī)轉(zhuǎn)差率由s表示；

電機(jī)磁極對(duì)數(shù)由p表示。

通過(guò)上式可見(jiàn)，轉(zhuǎn)速與供電頻、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率息息相關(guān)，無(wú)論改變供電頻、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率中的任何一個(gè)，都可以達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的作用。

二、變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用意義

（一）保障設(shè)備運(yùn)行的效率和質(zhì)量

設(shè)備的安全與穩(wěn)定，對(duì)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中是否能夠達(dá)到安全生產(chǎn)、提升生產(chǎn)效率意義重大。設(shè)備是現(xiàn)代化生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化程度和生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。也就是說(shuō)，設(shè)備不穩(wěn)定、不安全就沒(méi)不會(huì)有現(xiàn)代化生產(chǎn)，因此，電動(dòng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行是否安全穩(wěn)定與生產(chǎn)效率和質(zhì)量息息相關(guān)。在電氣自動(dòng)化控制工作當(dāng)中，合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，可以改善電氣設(shè)備運(yùn)行狀況，保證電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。此外，根據(jù)電氣設(shè)備的具體情況，適當(dāng)調(diào)整變頻調(diào)速技術(shù)，還能更好地滿足設(shè)備運(yùn)行的需求，提高各項(xiàng)工作的規(guī)范性、科學(xué)性，并能將電氣自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)充分顯示出現(xiàn)，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，最終達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

（二）提升電氣自動(dòng)化控制技術(shù)水平

當(dāng)前，我國(guó)已進(jìn)入了工業(yè)4.0時(shí)代，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，工業(yè)化水平越來(lái)越高。工業(yè)生產(chǎn)作為帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要支柱型產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定影響深遠(yuǎn)。與此同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，也給工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域提出了更高的要求。為適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)新形勢(shì)的發(fā)展需求，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)也迎來(lái)了新一輪的改革與創(chuàng)新。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，很大程度上推動(dòng)了電氣自動(dòng)化的進(jìn)步，進(jìn)一步提高了電氣自動(dòng)化控制技術(shù)水平，且能滿足當(dāng)前我國(guó)“節(jié)能、減排”的能源發(fā)展理念，符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展觀，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展意義重大。

三、變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用要點(diǎn)

變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用效果與動(dòng)化電氣設(shè)備自身所能承受的最大負(fù)載關(guān)系密切，通常情況下，電氣設(shè)備通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以達(dá)到超速與低速保護(hù)的效果。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)大量保護(hù)裝置能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生故障之后，將立即發(fā)出警報(bào)，從而提醒相關(guān)工作人員及時(shí)找出故障、分析故障原因并采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行合理化解決。

目前，在電氣自動(dòng)化控制當(dāng)中，變頻調(diào)速技術(shù)主要在以下幾方面應(yīng)用，具體如下：

（一）變頻調(diào)速技術(shù)在深度指示器保護(hù)中的應(yīng)用

電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，可以保證生產(chǎn)活動(dòng)有序開(kāi)展，為此，在設(shè)備設(shè)施運(yùn)行環(huán)節(jié)，必須準(zhǔn)確、詳細(xì)地進(jìn)行參數(shù)分析，并做好各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施的保護(hù)工作，這是保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量的根本條件。在電機(jī)設(shè)備當(dāng)中，深度指示器是一種最常見(jiàn)的保護(hù)裝置，對(duì)維護(hù)電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。一旦深度指示器發(fā)生故障，將不能起到保護(hù)效果，甚至還會(huì)影響其他保護(hù)裝置，出現(xiàn)大量保護(hù)裝置失效的情況。為此，必須重視深度指示器故障問(wèn)題，保證其處于正常運(yùn)行狀態(tài)。在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)深度指示器時(shí)，需要進(jìn)行相應(yīng)失效保護(hù)裝置和模式的設(shè)置。在電機(jī)運(yùn)行環(huán)節(jié)，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用能夠有效累計(jì)編碼器采集的脈沖數(shù)信號(hào)，通過(guò)觀察數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，相關(guān)工作人員便能判定出深度指示器的真實(shí)運(yùn)行情況，了解是否存在故障問(wèn)題。若發(fā)生數(shù)據(jù)異常，則說(shuō)明深度指示器存在故障，根本無(wú)法發(fā)揮相應(yīng)的保護(hù)作用，此時(shí)，需詳細(xì)檢查相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施，檢查設(shè)備設(shè)施是否進(jìn)入爬行區(qū)，并觀察是否有相應(yīng)報(bào)警信號(hào)發(fā)出。針對(duì)設(shè)備設(shè)施是否進(jìn)入爬行區(qū)進(jìn)行相應(yīng)處理，保證設(shè)備設(shè)施始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

（二）變頻調(diào)速技術(shù)在自適應(yīng)電機(jī)模型單元中的應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中自適應(yīng)電機(jī)模型單元的構(gòu)建與應(yīng)用發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。在電機(jī)體系內(nèi)，自適電機(jī)模型單元主要負(fù)責(zé)檢測(cè)電機(jī)的電壓和電流，進(jìn)而準(zhǔn)確獲取并判斷電機(jī)參數(shù)是否異常。作為極為重要的一個(gè)單元，電機(jī)模型能夠直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。在自適應(yīng)電機(jī)模型單元中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，可以調(diào)查分析系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀況，并檢驗(yàn)設(shè)備設(shè)施輸入的電壓參數(shù)，從而有效控制設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，保證整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全。此外，根據(jù)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以充分連接電動(dòng)機(jī)模型與變頻器，達(dá)到控制轉(zhuǎn)矩的作用，當(dāng)轉(zhuǎn)速控制精度大于規(guī)范要求的情況下，可直接利用閉環(huán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行反饋，最終將其控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，保證設(shè)備運(yùn)行正常，通過(guò)這種操作模式，能夠?qū)⒆冾l調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出現(xiàn)，并能達(dá)到有效提升電氣自動(dòng)化控制技術(shù)水平的效果。

（三）變頻調(diào)速技術(shù)在脈沖優(yōu)化選擇器中的應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)在脈沖優(yōu)化選擇器中的應(yīng)用，是通過(guò)芯片加工信息，隨后設(shè)計(jì)OFDM調(diào)制信號(hào)源，再進(jìn)行模塊編寫組成電路，進(jìn)而達(dá)到相應(yīng)功能作用。比如，緩沖模塊，插入循環(huán)前綴等。在檢測(cè)模塊功能效果的過(guò)程中，需要先進(jìn)行信號(hào)源仿真，隨后進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，在此環(huán)節(jié)，基于電解電容器離散性較高的特點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)電壓承受值不等的情況，若無(wú)法采取很好的解決措施，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的有效運(yùn)行造成極大影響，因此，必須提前解決離散性等弊端。一般可將并聯(lián)電阻設(shè)置到電容器附近，防止損壞電路，同時(shí)還能達(dá)到減小及控制浪涌電流的效果。

（四）變頻調(diào)速技術(shù)在轉(zhuǎn)矩、磁通比較器中的應(yīng)用

變頻調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩和磁通比較器是最主要的構(gòu)成部分，通過(guò)分析對(duì)比的方式，能夠獲取準(zhǔn)確的反饋值和參考值，且具有一定時(shí)間規(guī)律，通常情況下，為20s左右。通過(guò)滯緩調(diào)節(jié)器調(diào)整磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩，可以迅速、方便地了解轉(zhuǎn)矩和磁通比較器的實(shí)際情況，便于更好地進(jìn)行處理。此外，在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用中，還要保證選擇的主電路和控制電路合理，能夠有效輸送電能，保證設(shè)備與變頻器之間相互協(xié)調(diào)、轉(zhuǎn)換靈活。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)消耗大量能源、資源，不利于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展，傳統(tǒng)工頻技術(shù)不僅能耗大，且工作效率低。變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工頻技術(shù)的弊端，并能達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，因此，大力推廣與應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)提高電氣自動(dòng)化控制水平十分有利。