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

(陜西省廣播電視大學(xué)寶雞市分校，陜西 寶雞 721000)

0 引言

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)正在不斷地進(jìn)步和發(fā)展，運(yùn)用在人們生活中的方方面面，為生活和生產(chǎn)帶來很多便利，但是電氣自動(dòng)化控制設(shè)備普遍耗電量都比較高，消耗的資源也相對(duì)較大。為了解決這一高能耗的問題，就需要借助變頻調(diào)速技術(shù)，在提高整體效率和質(zhì)量的同時(shí)又能夠降低整體的能耗，做到雙贏。變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)用還能夠避免一些傳統(tǒng)工頻技術(shù)的缺陷。

1 電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的重要作用

1.1 保障設(shè)備的高效運(yùn)行

電機(jī)設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行是各項(xiàng)工業(yè)生產(chǎn)能夠正常順利開展的基礎(chǔ)，也是保證整體工作質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。想要更好地推動(dòng)電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行就要使用電氣自動(dòng)化控制。引入電氣自動(dòng)化控制設(shè)備后能夠促進(jìn)電機(jī)設(shè)備更加高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，而變頻調(diào)速技術(shù)能進(jìn)一步保證電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行，加強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。變頻調(diào)控技術(shù)能夠根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，時(shí)刻保證整體運(yùn)行狀態(tài)的良好和穩(wěn)定。

1.2 提高電氣自動(dòng)化控制水平

變頻調(diào)速技術(shù)是我國(guó)今后改革發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)，近年來變頻調(diào)速技術(shù)一直在發(fā)展和更新。變頻調(diào)控技術(shù)的引入能夠提高電氣自動(dòng)化控制的整體水平，推動(dòng)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。而且變頻調(diào)速技術(shù)是能夠根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)來調(diào)整的一種調(diào)速技術(shù)，能夠按照實(shí)際運(yùn)行的情況來降低能耗提升效率，達(dá)到節(jié)能減排的效果，是符合時(shí)代發(fā)展進(jìn)步的一種技術(shù)。

1.3 推動(dòng)變頻技術(shù)的運(yùn)用

變頻技術(shù)能夠改變電源頻率來對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整和控制，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制持續(xù)平穩(wěn)地工作。目前最好的調(diào)速方案就是使用變頻器和節(jié)能變頻器進(jìn)行自動(dòng)化控制。變頻調(diào)速技術(shù)能夠直接進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)、電源的全面調(diào)控，而且還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過電流大小來進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，利用高效調(diào)速縮小誤差范圍。在電氣自動(dòng)化控制中使用變頻調(diào)速技術(shù)能夠推動(dòng)變頻技術(shù)更多地運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)中。

2 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用原理

2.1 變頻調(diào)速節(jié)能

電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候轉(zhuǎn)速與流量的一次方成正比的關(guān)系，其中功率和轉(zhuǎn)速的立方也呈現(xiàn)正比的關(guān)系，通過計(jì)算可知，當(dāng)電機(jī)的運(yùn)行效率固定的時(shí)候，對(duì)流量的調(diào)節(jié)降低會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速也成比例的下降，從而導(dǎo)致功率與其的立方關(guān)系整體降低。

2.2 功率因數(shù)補(bǔ)償

功率較低的時(shí)候很容易出現(xiàn)電氣設(shè)備發(fā)熱的情況，會(huì)增加相關(guān)的線損情況。而且當(dāng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功率因素降低的時(shí)候，相應(yīng)的有功功率也會(huì)隨之減少，這時(shí)整體效率就降低了，電能的損耗將會(huì)增大，設(shè)備的整體使用效能都將進(jìn)一步降低，造成資源的浪費(fèi)和成本的損耗。變頻調(diào)速器能夠有效調(diào)整功率因素，從而達(dá)到功率因數(shù)補(bǔ)償，減少無功損耗的情況發(fā)生。

2.3 軟啟動(dòng)節(jié)能

自動(dòng)化電氣啟動(dòng)時(shí)的電流一般是額定電流的5倍，如果設(shè)備的電容量不足就會(huì)導(dǎo)致超額，長(zhǎng)期也會(huì)降低整體電機(jī)設(shè)備的使用壽命。變頻調(diào)速技術(shù)在軟啟動(dòng)中的應(yīng)用可以有效降低啟動(dòng)電流，設(shè)備可以不再需要高電容量，也減輕了電網(wǎng)沖擊，讓設(shè)備能夠延長(zhǎng)使用的年限。通用的變頻器一般不能滿足自動(dòng)化控制的要求，因?yàn)槠鋬?nèi)部控制系數(shù)要求不夠。變頻調(diào)速技術(shù)能夠讓電機(jī)短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)停機(jī)或者減速的命令，還能夠減少相應(yīng)的輸出頻率，降低整體的轉(zhuǎn)速，達(dá)到降低消耗功率的目的。而且當(dāng)電機(jī)在進(jìn)行減速的時(shí)候，轉(zhuǎn)子電流相位相反引起電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如果使用大中型容量的變頻器，就需要利用電源再生單元來達(dá)到能量回饋，從而節(jié)能減耗；如果使用小型容量的變頻器，則是通過制動(dòng)電路消耗電機(jī)的反饋能量。

3 變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用

變頻調(diào)速技術(shù)的產(chǎn)生很好適應(yīng)了電氣自動(dòng)化控制的相關(guān)要求，所以也廣泛運(yùn)用在電氣自動(dòng)化控制中。相對(duì)于傳統(tǒng)的工頻技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)要更加優(yōu)秀，技術(shù)上也更加符合節(jié)能的整體發(fā)展趨勢(shì)，能夠彌補(bǔ)原來傳統(tǒng)工頻技術(shù)的許多缺陷，全面提升電氣自動(dòng)化控制的水平。

3.1 自適電動(dòng)機(jī)模型單元

變頻調(diào)速技術(shù)引入之后能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的輸入電壓和電流等數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)，并且對(duì)電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別。電動(dòng)機(jī)模型單元是轉(zhuǎn)矩直接控制中重要的組成部分，引用變頻調(diào)速技術(shù)之后，轉(zhuǎn)速的精度控制超過0.5%，并且能夠進(jìn)行閉環(huán)轉(zhuǎn)速反饋，達(dá)到有效運(yùn)用的目的。而且自適電動(dòng)機(jī)模型單元能夠?qū)﹄姎庾詣?dòng)化控制系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行了解，從而選擇出更加適合的閉環(huán)轉(zhuǎn)速。

3.2 脈沖優(yōu)化選擇器

變頻調(diào)速技術(shù)在脈沖優(yōu)化選擇器中的運(yùn)用主要是通過芯片對(duì)信息進(jìn)行一定的分析和處理，再對(duì)OFDM調(diào)制信號(hào)源進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，也能夠?qū)ξ宕竽K縮成的電路進(jìn)行編寫，從而實(shí)現(xiàn)各大模塊所對(duì)應(yīng)的相應(yīng)功能。在進(jìn)行相關(guān)操作的時(shí)候，很容易出現(xiàn)電解電容器容量離散性過高的情況，導(dǎo)致承受電壓不相等的情況。這種情況發(fā)生后會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的有效運(yùn)行，這時(shí)必須采取一些措施來緩解，最有效的就是在電容旁分別并聯(lián)阻值相同的均壓電阻。為了進(jìn)一步保證整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，往往還會(huì)對(duì)浪涌電流進(jìn)行抑制，保證電路運(yùn)行的時(shí)候能避免整流電路被燒壞。

3.3 深度指示器保護(hù)

深度指示器是電氣自動(dòng)化控制中重要的組成部分，如果深度指示器發(fā)生相應(yīng)的故障，將會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置失效，無法檢測(cè)到危險(xiǎn)的情況而引發(fā)重大的事故。所以在開發(fā)設(shè)計(jì)深度指示器的時(shí)候，都要設(shè)置好相應(yīng)的保護(hù)裝置，保證它可以處于穩(wěn)定安全的狀態(tài)，保持正常的工作狀態(tài)。引入變頻調(diào)速技術(shù)后，能夠?qū)幋a器采集的脈沖數(shù)信號(hào)進(jìn)行記錄，若數(shù)據(jù)沒有變化，則可以判斷出深度指示器已經(jīng)出現(xiàn)了異常，就應(yīng)該及時(shí)地對(duì)深度指示器進(jìn)行檢查，解除它的異常情況，恢復(fù)其正常的運(yùn)行狀態(tài)。

3.4 節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用

實(shí)體經(jīng)濟(jì)被沖擊的現(xiàn)代社會(huì)，工業(yè)生產(chǎn)必須降低自身的能耗，減少投入高、產(chǎn)出少的情況。在嚴(yán)峻的環(huán)保環(huán)境下，工業(yè)企業(yè)也應(yīng)該積極調(diào)整生產(chǎn)能耗，朝可持續(xù)性發(fā)展前進(jìn)。變頻調(diào)速技術(shù)可以有效運(yùn)用在發(fā)電機(jī)組節(jié)能系統(tǒng)中，對(duì)整個(gè)車間工作進(jìn)行全面調(diào)動(dòng)，減少生產(chǎn)車間內(nèi)的電擊傷，為電機(jī)工作提供保護(hù)，而且也能夠跟蹤和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

4 結(jié)語

變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用是符合可持續(xù)性發(fā)展理念的。變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展也必定會(huì)促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制更好地發(fā)展，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)革新，并給人們的生活帶來更多的益處。借助變頻調(diào)速技術(shù)，進(jìn)一步提高電氣自動(dòng)化控制的精度，化繁為簡(jiǎn)的控制結(jié)構(gòu)也更具有操作性，也將實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗的社會(huì)終極目標(biāo)；并通過降低電氣自動(dòng)化設(shè)備的能耗，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，提高整體收益。