邢學(xué)軍，李 弘

（西安重裝偉肯電氣有限責(zé)任公司，陜西 西安 710032）

最近幾年，隨著我國電氣行業(yè)的不斷發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的不斷普及，變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中占據(jù)著舉足輕重的地位，不僅有效實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)速，還降低了電機(jī)啟動(dòng)所需電流，同時(shí)，還取得了良好的技能環(huán)?？刂菩Ч?。因此，為了更好地發(fā)揮和利用變頻器的應(yīng)用價(jià)值，如何將變頻器科學(xué)應(yīng)用在變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中是相關(guān)人員必須思考和解決的問題。

1 變頻調(diào)速方式的應(yīng)用價(jià)值

1.1 實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)速

通過采用變頻調(diào)速方式，可以很好地實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。這是由于在變頻電機(jī)的應(yīng)用背景下，變頻器能夠?qū)﹄娐返目刂普{(diào)速相關(guān)參數(shù)進(jìn)行直接調(diào)節(jié)和控制[4]，以保證調(diào)速的平滑性和準(zhǔn)確性。當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速比較低時(shí)，電機(jī)會(huì)自動(dòng)增大轉(zhuǎn)矩，有效地縮短了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間，從而最大限度地提高了電機(jī)的啟動(dòng)效率。

1.2 啟動(dòng)時(shí)需要的電流較小

電機(jī)在啟動(dòng)的過程中，通常會(huì)增大電流和振動(dòng)頻率，嚴(yán)重影響了電機(jī)的運(yùn)行性能，不利于電機(jī)的保護(hù)。為了避免以上不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，相關(guān)人員可以采用變頻調(diào)速方式，降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需要的電流和振動(dòng)頻率，從而更好地保護(hù)電機(jī)的運(yùn)行性能，一起到延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命的目的。

1.3 變頻電機(jī)的體積小

相比于傳統(tǒng)的直流電機(jī)，而采用變頻調(diào)速方式生產(chǎn)的變頻電機(jī)具有體積小、結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單、易維修、運(yùn)行效率高、生產(chǎn)所需成本較低、攜帶方便等特征，因此，變頻電機(jī)具有非常高的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

1.4 節(jié)能效果好

任何類型的機(jī)械設(shè)備在使用的過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的富余量，用于驅(qū)動(dòng)功能的開啟，對(duì)于普通電機(jī)而言，當(dāng)運(yùn)行速度比較低時(shí)，多余的轉(zhuǎn)矩?zé)o疑會(huì)增大消耗功率，導(dǎo)致電能的嚴(yán)重浪費(fèi)。對(duì)于變頻電機(jī)而言，輸出的轉(zhuǎn)矩通常比較小，同時(shí)，還能降低輸出功率，提高電能的利用率，很好地節(jié)約了電能，避免電力企業(yè)出現(xiàn)不必要的電能浪費(fèi)，為更好地提高電力企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理

變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)架構(gòu)圖如圖1所示，從圖中可以看出該系統(tǒng)主要由以下四個(gè)部分組成，分別是整流電路、逆變電路、制動(dòng)電路和濾波電路。這些電路產(chǎn)生的波形主要以脈沖方波為主[1]，該波形內(nèi)部主要由高次諧波組成，波形頻率會(huì)隨著電路中電壓的變化而變化。該系統(tǒng)的工作原理如下：變頻器通過利用RS485接口，對(duì)主控系統(tǒng)發(fā)出的命令進(jìn)行接收，如風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)，主控計(jì)算機(jī)利用RS485接口，對(duì)變頻器的啟動(dòng)或者關(guān)閉進(jìn)行遠(yuǎn)程操控[2]，此時(shí)，變頻器通過利用RS485接口，向主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送和傳輸自身產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號(hào)。變頻器的作用在于實(shí)現(xiàn)電纜與變頻電機(jī)的有效連接，在變頻器的應(yīng)用背景下，相關(guān)人員可以采用信號(hào)轉(zhuǎn)換的方式將電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的大量脈沖信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，然后，利用風(fēng)扇轉(zhuǎn)速將轉(zhuǎn)換后的脈沖信號(hào)發(fā)送和傳輸給變頻器[3]，由變頻器對(duì)，風(fēng)扇的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和讀取，并采用閉環(huán)的方式對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行全面控制，使得風(fēng)扇最高轉(zhuǎn)速達(dá)到5500r/min，控制精度范圍在5545r/min—5555r/min之間，此外，為了更好地保證控制精度的準(zhǔn)確性，相關(guān)人員要在有效結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)扇的控制精度進(jìn)行科學(xué)合理地調(diào)整。因此，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有非常高的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值，被廣泛地應(yīng)用于電力行業(yè)中，并取得了良好的應(yīng)用效果。

3 電機(jī)變頻器控制技術(shù)的具體應(yīng)用

圖1 變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)架構(gòu)圖

3.1 電壓矢量控制

在電機(jī)變頻器控制技術(shù)的應(yīng)用背景下，相關(guān)人員可以采用讀取電流的方式，針對(duì)坐標(biāo)變換的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓矢量的有效控制。在這個(gè)過程中，相關(guān)人員需要嚴(yán)格按照直角坐標(biāo)標(biāo)注的位置，采用電流同步轉(zhuǎn)換的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)三相的子電流進(jìn)行科學(xué)控制。同時(shí)，在進(jìn)行變換的過程中，相關(guān)人員要根據(jù)相關(guān)變換要求，利用靜止坐標(biāo)送[5]，通過采用同步變換的方式對(duì)電流矢量進(jìn)行科學(xué)變換，然后，在利用電機(jī)兩相的基礎(chǔ)上，根據(jù)靜止坐標(biāo)調(diào)整的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，電機(jī)內(nèi)部的電壓進(jìn)行控制，以最大限度地提高電壓矢量控制效果。此外，在對(duì)電機(jī)內(nèi)部的電壓進(jìn)行變換的過程中，相關(guān)人員要在充分考慮直流電機(jī)控制需求的前提想下，嚴(yán)格按照坐標(biāo)逆變的相關(guān)規(guī)范和要求，對(duì)異步電機(jī)的整體電壓控制量進(jìn)行全面了解和把握，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電壓矢量的有效控制。此外，在對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行控制的過程中，相關(guān)人員還要采用單獨(dú)控制的方式對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁場(chǎng)進(jìn)行分開控制，同時(shí)，還要在有效結(jié)合速和磁場(chǎng)兩個(gè)不同分量實(shí)際控制情況的前提下，進(jìn)一步修正、優(yōu)化和完善直流電機(jī)的控制流程。但是，在具體的實(shí)踐中，由于電壓矢量具有很高的復(fù)雜性，需要相關(guān)人員要綜合考慮相關(guān)參數(shù)對(duì)電機(jī)的不同影響，嚴(yán)格按照相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)和要求，不斷提高電壓矢量控制效率和效果。

3.2 直接轉(zhuǎn)矩控制

直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)等特征，該技術(shù)的應(yīng)用可以有效彌補(bǔ)電壓矢量控制的局限性，因此，被廣泛地應(yīng)用于大功率電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制中。在直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的應(yīng)用背景下，通過采用建立數(shù)字模型的方式根據(jù)定子坐標(biāo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)相關(guān)模型的構(gòu)建，避免了對(duì)計(jì)算部分矢量繁瑣環(huán)節(jié)，因此，具有非常高的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

3.3 矩陣式交-交控制

在變頻器電路中，傳統(tǒng)的直流?—交流變頻控制方式具有很多弊端，如輸入功率過低、高諧電流過大、同時(shí)，對(duì)電機(jī)容量提出了更高的要求。而采用矩陣式交-交控制方式的應(yīng)用，可以很好地避免以上弊端，能夠極大地提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)能源的循環(huán)利用和及時(shí)反饋。此外，通過采用矩陣式交-交控制方式[6]，還能簡(jiǎn)化直流處理環(huán)節(jié)，減小了控制成本，提高了控制的效率和效果，同時(shí)，該方式在具體的應(yīng)用中，可以跳過控制電流環(huán)節(jié)，直接對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行全面控制，最大限度地提高了轉(zhuǎn)矩的控制精度。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了更好地控制電機(jī)的運(yùn)行速度，確保電機(jī)能夠穩(wěn)定、可靠、安全地運(yùn)行，相關(guān)人員要在變頻器的應(yīng)用背景下，對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行科學(xué)控制，以充分發(fā)揮和利用變頻器的節(jié)能降耗、控制變頻等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，相關(guān)人員還要樹立與時(shí)俱進(jìn)的思想觀念，不斷學(xué)習(xí)與變頻器相關(guān)的新知識(shí)和新技術(shù)，提高自身的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，為進(jìn)一步提高和拓展變頻器的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景，提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制效果貢獻(xiàn)自己的力量。