變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用探究

張原博 陳旭 白松

摘要：在電氣自動化控制領(lǐng)域，調(diào)速系統(tǒng)的合理應(yīng)用可以使工業(yè)生產(chǎn)水平大幅度提升，促進(jìn)節(jié)能工藝的有效展開。伴隨當(dāng)前技術(shù)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的調(diào)速方法已經(jīng)無法符合當(dāng)前工藝需求，電力資源的浪費會導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的成本大幅度增加。變頻調(diào)控技術(shù)的出現(xiàn)可以有效解決該問題。本文具體分析研究變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;變頻調(diào)速技術(shù);應(yīng)用;原理

1 變頻調(diào)速技術(shù)概述

變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)前我國發(fā)展的一種重要技術(shù)。變頻技術(shù)主要是對電流、頻率等進(jìn)行優(yōu)化，以便控制電機(jī)實際轉(zhuǎn)速。這種頻率的改變不會額外產(chǎn)生附加損耗，能夠讓電氣設(shè)備自動化控制水平提升，是當(dāng)前運行過程中非常先進(jìn)的一種調(diào)速技術(shù)。在工業(yè)控制領(lǐng)域，以前主要使用直流調(diào)速的方式，這種方式的優(yōu)點較多，控制力較強(qiáng)，穩(wěn)定性較高，可以對電路系統(tǒng)進(jìn)行簡單的設(shè)計就能實現(xiàn)目的。但是在工業(yè)技術(shù)發(fā)展的過程中，該調(diào)速方式暴露出的問題越來越明顯，主要在于調(diào)控不夠靈活，耗能較多，直到變頻調(diào)速技術(shù)出現(xiàn)，取代原有的直流調(diào)速方式，逐步成為電氣自動控制當(dāng)中的主流技術(shù)。

2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)

2.1 變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理

變頻調(diào)速技術(shù)包含功率因數(shù)補(bǔ)償、啟動節(jié)能和變頻調(diào)速節(jié)能等。首先功率因數(shù)補(bǔ)償主要指的是在功率因數(shù)下降的過程中，電氣自動化系統(tǒng)的有功功率也隨之下降，這樣會導(dǎo)致電能耗增高，浪費大量資源，而變頻調(diào)速技術(shù)可以利用調(diào)整功率因數(shù)等方式來使無功損耗減少。其次，變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)主要是依照電機(jī)運行的具體原理而操作的，在電機(jī)保持一定功率的條件下對調(diào)節(jié)流量進(jìn)行控制，下調(diào)轉(zhuǎn)速，這樣功率會出現(xiàn)地方比例的降低。軟啟動節(jié)能主要是對電氣自動化啟動過程中需要較高的電流，造成電機(jī)設(shè)備使用壽命下降這個問題進(jìn)行處理的。變頻調(diào)速技術(shù)可以通過軟啟動使電機(jī)啟動電流減小，這樣可以延長設(shè)備的使用壽命[1]。

2.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

變頻設(shè)備中，變頻器扮演非常重要的角色。變頻器主要由直流環(huán)節(jié)、整流器、控制電路和逆變器組成。在電機(jī)控制方面，整流器能夠有效的轉(zhuǎn)變交流電，使其成為直流電，而直流環(huán)節(jié)的效用主要體現(xiàn)在濾波功能上。在運用過程中針對直流電進(jìn)行控制，可以轉(zhuǎn)換直流電，使其變成頻率可控的交流電，并且向電動機(jī)傳輸。在變頻系統(tǒng)運行過程中，逆變器是非常重要的核心變頻技術(shù)。在運用時可以將原有直流電機(jī)一直保持額定運行速率，這樣能夠?qū)⒛茉聪膯栴}有效地解決，可以有效的確保電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定、可靠運行。

3 變頻調(diào)速技術(shù)對電氣自動化控制的作用

在電氣設(shè)備運行過程中，安全是基礎(chǔ)，但是因為電氣設(shè)備在運行時面臨各種不確定因素，導(dǎo)致的安全隱患較多，對操作人員和管理人員的要求較高，需要針對設(shè)備的運行安全問題提出相應(yīng)的統(tǒng)籌規(guī)劃策略，以便對安全管理工作進(jìn)行有效控制。在此過程中可以使用電氣自動化技術(shù)實時監(jiān)控電氣設(shè)備，另外使用變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)揮電氣控制的具體效果，以確保整個設(shè)備的穩(wěn)定運行。在實踐中，操作人員可以通過變頻調(diào)速技術(shù)實時監(jiān)控設(shè)備目標(biāo)，通過精準(zhǔn)地對電流大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，縮小誤差，讓電工業(yè)電氣設(shè)備生產(chǎn)時出現(xiàn)的安全隱患問題有效消除，提升電氣設(shè)備的工作質(zhì)量[2]。

4 變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用分析

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

深度指示器主要對整個電氣設(shè)備的正常運行進(jìn)行維護(hù)，是電氣工業(yè)控制過程中重要的組成部分。如果深度指示器產(chǎn)生問題，其他設(shè)備保護(hù)裝置也會失效，各種危險信號無法及時被檢測出來，會對電氣設(shè)備的正常運行產(chǎn)生影響。因此要想使深度指示器的故障頻率降低，就需要在開發(fā)設(shè)計深度指示器前設(shè)計相應(yīng)的失效保護(hù)裝置，確保深度指示器的安全運轉(zhuǎn)。通過變頻調(diào)速技術(shù)可以有效地對電機(jī)的運行進(jìn)行記錄、編碼，采集相應(yīng)的脈沖數(shù)據(jù)。如果這些數(shù)據(jù)信息沒有異常，則可判定深度指示器沒有進(jìn)入工作狀態(tài)，無法發(fā)揮保護(hù)作用，提醒工作人員檢查相關(guān)連接設(shè)備，將異常問題解決[3]。

4.2 變頻調(diào)速技術(shù)在超速控制保護(hù)中的應(yīng)用

電氣拉動設(shè)備在生產(chǎn)生活當(dāng)中具有非常重要的作用，通常在等速區(qū)間運行，一般情況下運行速率是在15%以下。如果超出既定速率，可能會對電機(jī)拉動設(shè)備產(chǎn)生影響，變頻調(diào)速系統(tǒng)可以在電機(jī)拉動設(shè)備速率過高的條件下發(fā)出預(yù)警。運行時變頻調(diào)速系統(tǒng)運行速度減慢時，合理進(jìn)行安全設(shè)置，甚至可以自動啟動緊急制動設(shè)備，使運行速率降低。在超速控制方面具有較好的效果，可以有效的監(jiān)控超速運行的狀態(tài)。以電梯系統(tǒng)為例，在電梯中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，可以讓電梯運行的安全性提升，并且控制電梯的能耗。通過重物對曳引機(jī)拖動負(fù)載時生成的轎廂質(zhì)量變化情況進(jìn)行動態(tài)化的調(diào)節(jié)，能夠讓電梯設(shè)備的整體能耗降低。在電梯運行過程中負(fù)載會產(chǎn)生一定的變化，電動機(jī)的電流和功率值都是動態(tài)變化的，變頻技術(shù)可以有效的對系統(tǒng)的能耗進(jìn)行控制，確保機(jī)械設(shè)備的動能能夠充分釋放。

4.3 變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)單元模型中的應(yīng)用

在電氣自動化控制當(dāng)中，電機(jī)是非常重要的，變頻調(diào)速系統(tǒng)的電機(jī)當(dāng)中應(yīng)用可以準(zhǔn)確地判斷電機(jī)的電流電壓參數(shù)進(jìn)行合理控制，進(jìn)而保證自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。自動式變頻調(diào)速系統(tǒng)可以及時構(gòu)建相應(yīng)的模型，完成數(shù)據(jù)的傳送和反饋，掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的生產(chǎn)狀態(tài)，依照要求合理進(jìn)行閉環(huán)運轉(zhuǎn)。值得注意的是要想使變頻調(diào)速系統(tǒng)的功能最大化地發(fā)揮出來，需要嚴(yán)格甄選變頻器，并且以plc的系統(tǒng)進(jìn)行輔助，這樣才能使電機(jī)控制效果提升[4]。

4.4 變頻調(diào)速技術(shù)在脈沖優(yōu)化選擇器的應(yīng)用

變頻調(diào)速系統(tǒng)在脈沖優(yōu)化選擇器方面的應(yīng)用，主要是通過芯片來進(jìn)行控制，設(shè)計相應(yīng)的ofdm調(diào)制信號源，將其編寫到模塊電路當(dāng)中，實現(xiàn)各種功能。工作人員在操作過程中可能會出現(xiàn)電容器容量離散性過高等情況，最終對電壓均衡產(chǎn)生影響，而通過并聯(lián)的方式可以阻止相同均質(zhì)電阻或者使用抑制浪涌電流的方式，可以確保電路運行中設(shè)備的運行狀態(tài)。

4.5 變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)節(jié)能降耗中的應(yīng)用

傳統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)支持下的電氣設(shè)備會出現(xiàn)高負(fù)荷高能耗等問題，不但會造成工業(yè)技術(shù)生產(chǎn)的成本和增高，而且會降低效率，嚴(yán)重破壞周邊生態(tài)環(huán)境。變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動化控制應(yīng)用過程中，可以有效的配置電流，確保工業(yè)生產(chǎn)需求的同時使電能的使用效率提升，降低工業(yè)成本，實現(xiàn)電工業(yè)生產(chǎn)過程中對電能節(jié)能降耗的需求。與此同時，變頻調(diào)速技術(shù)可以對電機(jī)設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如果設(shè)備電流出現(xiàn)超過閾值等現(xiàn)象，變頻系統(tǒng)可以及時發(fā)出預(yù)警。

結(jié)束語

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及社會各個領(lǐng)域變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯，隨著國家越來越重視可持續(xù)化發(fā)展，人們的節(jié)能意識也逐步提高，資源的浪費會對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)帶來很大的壓力。變頻調(diào)速技術(shù)可以將電氣自動化控制過程中出現(xiàn)的各種問題有效解決，幫助工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效益提升，解決生產(chǎn)生活過程中的各種問題，符合當(dāng)前社會化大生產(chǎn)的具體需求。

參考文獻(xiàn)

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[2]楊渭建. 變頻調(diào)速技術(shù)及其在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用探析[J]. 科技風(fēng)， 2014（5）：82-82.

[3]韓齊麗， 王娜， 董琳. 變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用[J]. 中國機(jī)械， 2013， 000（007）：72-73.

[4]關(guān)劍，等. 變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動化控制中的運行思路探究[J]. 智能建筑與智慧城市， 2017， 08（No.366）：67-68.

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