徐麗蓉

摘要：變頻調速技術具有功率因素高、調速性能好、節(jié)能效果明顯等特征，能夠充分滿足工業(yè)電氣自動化控制需要。

關鍵詞：變頻調速技術;工業(yè)電氣自動化;控制;應用

變頻調速技術是指為了滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要而出現(xiàn)的一種新型技術形式，變頻調速技術的工作原理是通過調節(jié)電源輸出頻率來改變電機的轉動速度，從而達到自動化變頻調速的發(fā)展目的。本文主要對變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用作具體論述，希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

1 變頻調速技術概述

變頻調速技術的實現(xiàn)會涉及到以下幾個部件：第一，自適應電動機模型單元。這個單元是變頻調速技術中最為重要的零部件，使用過程中的主要功能是查看電動機的電壓、電流等信息是否處于正常運行的狀態(tài)，通過了解電流、電壓參數(shù)能夠幫助相關人員全面的掌握電動機的參數(shù)信息，為工業(yè)電氣自動化后期工作提供有力支持。第二，轉矩、磁通比較器。這兩個比較器的應用作用是將反饋數(shù)值和參考數(shù)值進行綜合比較，通過滯環(huán)調節(jié)器來輸出轉柜和磁場的狀態(tài)信息，從而幫助相關人員更好的掌握轉柜和磁場的運行狀態(tài)。第三，脈沖優(yōu)化選擇器。脈沖優(yōu)化選擇器能夠實現(xiàn)對芯片信息的有效處理，在處理完成之后設計調制信號源，同時編寫五個模塊組成的電路。

2 變頻調速的優(yōu)勢

異步電動機采用變頻調速，除了具有直流電動機所沒有的優(yōu)勢外，還具有以下優(yōu)點。1）具有較高的效率和功率因數(shù)。由于異步電動機在調速過程中總是運行在很小的轉差率情況下，所以轉差率小，即損耗小，因此效率較高。當轉差率很小時，轉子的等效電阻r很大，此時的轉子回路基本呈電阻性的，因此功率因數(shù)cosφ變高。2）調速范圍寬。變頻調速的頻率f可以在低于和高于工頻電源頻率的范圍內(nèi)調節(jié)，從幾赫茲到幾百赫茲，因此具有寬的調速范圍。3）由于采用微機控制，變頻調速系統(tǒng)開環(huán)運行時已具有相當高的精度，如采用速度閉環(huán)控制則可以獲取更高的調速精度。目前常用的調速控制：改變磁極對數(shù)調速、變頻調速、串級調速、定子調壓調速、轉子串電阻調速等，從調速性能來講，變頻調速是交流調速系統(tǒng)中比較理想的調速方法。

3 變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用分析

3.1 變頻調速技術在確保傳感器穩(wěn)定運行中的應用

變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用之一是變頻調速技術在確保傳感器穩(wěn)定運行中的應用。工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)的打造離不開傳感器這一能夠檢測信號源物理裝置的支持，同樣，在傳感器使用中也充分應用了變頻調速技術。在傳感器的作用下能夠幫助相關人員更為全面的收集周圍和機器操作相關的參數(shù)信息，從這些參數(shù)信息中提取自己所需要的轉速信息，并將這些轉速信息及時匯報個顯示器，最終傳遞到工作人員的手中，為工作人員工作提供更為全面的數(shù)據(jù)信息支持。

3.2 變頻器節(jié)能

變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用之二是變頻器節(jié)能。在工業(yè)電氣自動化控制過程中經(jīng)常出現(xiàn)高水平低產(chǎn)出的情況，導致生產(chǎn)過程消耗大量的經(jīng)濟資源，使生產(chǎn)效率逐漸下降，所以提高工業(yè)電器自動控制體系的節(jié)能水平具有重要意義。運用變頻調速技術可以提高體系的節(jié)能水平，在一定意義上，變頻器是整個生產(chǎn)制造過程中的調節(jié)機制，所以一定要運用變頻調速技術來保證電動機的運行狀態(tài)，變頻器與電動機一直處于相互對應的關系，從而確?？茖W合理運行，使生產(chǎn)制造過程中復合電壓的耐受性不斷提高。這一過程中為了使變頻調速的應用效果越來越好，需要選擇能夠滿足電機正常運行狀態(tài)的配置電路，使自動化控制的功能逐漸完善，對運行體系做出統(tǒng)一的編程和控制，協(xié)調好二者的工作，形成高效率的工作體系。另一方面，為了實現(xiàn)自動化控制功能，還要在控制電路主板的基礎上選擇一致性的變壓型逆變電路，配合好工業(yè)車間電路，實現(xiàn)故障全面保護的目標，確保工業(yè)生產(chǎn)設備與變頻器之間靈活切換穩(wěn)定運行。

3.3 變頻調速技術在發(fā)電系統(tǒng)中的應用

變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用之三是變頻調速技術在發(fā)電系統(tǒng)中的應用。在工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)運行的過程中往往依賴外部能源的傳輸，在這個過程中不僅會消耗較多的財力，而且還會消耗較多的資金和人力資源。為了節(jié)省能源和人力消耗，多數(shù)電氣自動化控制系統(tǒng)都開始帶有自身的發(fā)電系統(tǒng)，而變頻技術在自身發(fā)電系統(tǒng)中起著十分重要的作用，突出表現(xiàn)為在變頻調速技術的作用下能夠減少發(fā)電系統(tǒng)的運行偏差，避免出現(xiàn)因為電流故障而導致的整個發(fā)電系統(tǒng)癱瘓問題。另外，將變頻技術運用到發(fā)電系統(tǒng)之后還能夠對電流的大小進行控制，實現(xiàn)對電力資源的合理利用和分配，降低整個工業(yè)電氣自動化的發(fā)展成本。

3.4 轉矩響應

變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用之四是轉矩響應。轉矩調速系統(tǒng)在投入DTC直接轉矩控制的應用后，其轉矩響應與適量控制對比速度更快，適量控制系統(tǒng)轉矩階躍響應約為7ms左右，直接轉矩控制系統(tǒng)轉矩階躍響應能夠達到1ms左右。之所以出現(xiàn)此種結果，其原因為DTC控制系統(tǒng)借助于電機的電壓與電流核算出定子磁鏈與轉矩，應用碰一碰控制完成變頻器PWM控制，DTC控制系統(tǒng)并不存在電流控制環(huán)路?；诖?，DTC控制系統(tǒng)的立足點應該放在電壓層面，而非電流層面。適量控制的基礎原理為建立在交流電機電流控制基礎上，將交流電流依據(jù)磁場坐標軸分解成為轉矩分量與磁場分量，對其作出分別控制。為此，適量控制的立足點應該為電流控制。在交流電上進行分析，若想在轉矩相應速度上進一步提升，基于磁鏈不發(fā)生變化的條件，需要電流的速度作出調整，相應的電流轉變主要受到電壓快速變化所影響。適量控制系統(tǒng)輸出電壓在電流調節(jié)器輸出下所產(chǎn)生，在此種情況下將會涉及電流調節(jié)時間的滯后。當前，所應用的矢量控制系統(tǒng)輸出電壓能夠經(jīng)由電機模型計算前饋電壓控制與電流調節(jié)同步作用下形成。前饋電壓控制方面，動態(tài)響應速度在持續(xù)上漲狀態(tài)，而電壓輸出的前提是利用模型作出可靠的核算。其目的在于控制過沖情況的發(fā)生，從而保障電流可控。DTC存在的不足在于并不存在電流控制環(huán)路，碰一碰控制所形成的輸出電壓也沒有合理的電流控制。在此種情況下，可能發(fā)生的問題是電壓過沖?；诖?，電機可獲取到較大的電流，加快電流響應。DTC轉矩響應的實現(xiàn)需要一定條件作為支撐，若電壓為額定狀態(tài)，尤其是弱磁運行區(qū)域，電壓不會出現(xiàn)過沖余度空間。除此之外，規(guī)模較大的流動傳動需要合理的控制電流。如此，DTC轉矩響應無法實現(xiàn)1～2ms指標的水平。DTC轉矩響應比較容易被PWM開關頻率所影響，也就是碰一碰控制頻率。應對利用GTO與IGCT原件大規(guī)模PWM變頻器，若開關頻率過高，則會導致變頻器損耗進一步加劇，且運行效率會受到負面影響。針對此，變頻器脈寬控制開關的頻率應該給予一定的限制。

4 結語

綜上所述，變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化發(fā)展中的應用具有良好的應用效果，不僅能夠優(yōu)化數(shù)控機床的運行，而且還能夠確保變頻器、傳感器的有效應用，提升整個工業(yè)電氣發(fā)電系統(tǒng)的運行成效。為此，在新的歷史時期需要相關人員結合工業(yè)電氣自動化領域發(fā)展實際情況，就如何更好的將變頻調速技術應用其中進行策略分析。

參考文獻：

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