變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用

齊正

摘 要：隨著電子技術以及電氣元件的不斷升級，變頻調速技術也有了質的飛躍，在許多的工業電氣自動化領域都得到了實現，將變頻調速技術應用在工業電氣自動化之中，不僅提高了電氣設備整體集成化程度，再一個提升了工業電氣設備的使用效率。頻調速技術，是指通過使用者來調節電動機的實際使用的電源的頻率，經過設備內部的比例運算，從而達到改變電機轉速的目的。擴展一點，實際電氣工業應用的變頻器就是使用變頻調速技術實現對設備電機高低速轉化的設備，其中主要應用的技術有電源的變換技術，以及相關模擬電力電子技術以及PC端控制。在實際的使用中，主要是針對工業用的電機，通常使用的領域有，給排水，機械加工以及棉紡織的自調勻整領域。

關鍵詞：變頻調速技術；電源頻率；工業領域

引言：

變頻調速技術，最核心的原理是，通過改變電動機的電源頻率，已達到調節電機轉速的目的。

跟隨整體電子技術的發展，以及相關的電力電子技術器件的升級，變頻調速技術的研究領域也迅速的發展起來了，該技術由于使用的范圍廣，而且依托該技術來發出來的變頻器的使用效率十分的穩定，所以得到了非常高的使用率，并在工業領域的實際使用中得到了非常好的反饋。比如在紡紗機的自調勻整領域的實際使用時，能夠實現較高精度的調節，使所開出來的棉條的勻整度十分可靠。

除此之外，在軍工領域中，變頻調速技術的穩定性也十分的可靠，在生產軍事工業所使用的設備的時候，能夠確保同一批所生產出來的設備之間存在的誤差率小于3%。

一、變頻調速技術簡介

（一）變頻調速技術的發展歷史

變頻技術，是在21世紀初才大規模的投入到實際的工業領域的使用中的。這和整個電力電子技術的發展有著密不可分的聯系，隨著第三次工業革命以來，微電子技術以及電腦的發展，使整個電氣的研究有了非常豐富的資源庫，以及相關的電氣參數。

在2005年的時候，變頻調速技術得到了質的飛躍。并隨著時間的推移，電力電子技術的不斷完善，以及電腦控制的智能化，變頻調速技術飛速的發展，除了單一的調速功能之外，還搭載了誤差自修正功能，以及對于電氣設備的保護電路。

（二）變頻調速技術的主要優勢

整個電氣設備的變頻調速技術，是通過調節發電機的電源的頻率來實現電機的轉速。整個控制的環節十分的簡單，整個控制的方法十分的簡單，只需要根據設備對于電機轉速的要求來進行調節就可以實現。

除了操作簡單這一優勢之外，變頻調速技術的穩定性也是同類控制器之中最為穩定的調節系統之一。這主要體現在變頻調速技術改變電源頻率之后，整個設備只會根據電氣參數而動作，是單工輸送，不牽扯到數據反饋回來之后的運算或者監測，反應時間迅速[1]。

（三）變頻調速技術的劣勢

變頻調速技術雖然有眾多的優點，但是也存在著許多的缺點。

基于變頻調速技術所開發的變頻器，由于其電力電子器件的高度集成化，所以對于整個電氣設備的散熱工作十分重要，和以電路板為主的控制電路相比較，變頻器需要搭載散熱風扇，以及散熱片。

以上兩種都屬于變頻器的輔助元件，一方面增加會增加整個變頻器的設計成本，再一個方面，會增加變頻器的體積[2]。

二、工業電氣自動化控制簡介

（一）工業電氣自動化控制發展歷史

工業電氣信息化時代，造就了許多基于智能化控制器的崛起，其中就包含以變頻調速技術為主的變頻器，以及以集成數字電子技術晶體管為主的電路控制板，都是該時代的產物[3]。

從第一次工業革命開始，蒸汽織布機的發明讓所有的實業家看到了工業控制自動化為其帶來的經濟利益，以及未來工業技術的發展方向。

到如今的現代化信息時代，基于高層次的電力電子技術水平，工業電氣自動化的發展已經到了如火純情的境界[4]。

（二）工業電氣自動化控制的主要優勢

工業電氣的自動化控制，是現代化社會工業領域最主要的控制方式。主要優勢在于三個方面。

首先，工業電氣的自動化控制可以大量的減輕人工成本。由于工業領域的特殊性，工廠為了確保工期以及工作量按時達標，工廠需要24小時運轉才能確保最大化的利潤率，基于此，所有的設備如果都配置人工進行操作，則會對整個產業利潤造成極大的影響。

其次，工業電氣的自動化控制非常的便捷。在實際的使用中，只需要根據工藝要求對設備的電氣參數進行調節，就可以實現設備的自主化運行，不需要在對設備增加人工去操作。

三、變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用

（一）變頻調速技術在紡織工業的應用

紡織行業作為基礎性的工業之一，在整個國民生產以及人民需求方面起著無可替代的作用。而棉條的特殊性在于，無法精細的對棉條的質量進行控制，所以在高質量的紡織要求下，只有通過電力電子技術去盡量的對整個紡織設備調整，以求讓開出來的棉條盡量的貼合實際的工業要求。

而變頻調速技術的應用，能夠對整個紡織設備有一個更還的控制，通過對紡織設備電氣參數的設定，來實現棉條的勻整。實際的工作原理在于，通過紡紗機的羅拉傳感器，將采集到的棉條數據輸出到控制電路板上，再由電路板的計算之后，輸出到變頻器中，再根據變頻器內部的參數設計，而輸出給電機，以達到電機轉速的變化。電機的轉速改變，達到了對棉條的粗細的控制，經過調節之后，棉條的質量就處于一個相對合理的范圍之內。整個紡織機的電氣自動化控制再次運行，循環的進行。

（二）變頻調速技術在給排水領域的應用

變頻調速技術在給排水領域的應用主要體現在建筑施工項目之中。

在建筑電氣施工項目上，給排水工程十分的重要。因為整個給排水項目牽扯到了整個建筑工程的正常使用。

一般建筑高層的給排水項目，主要的工作內容是對整個建筑正常的進行供水，需要考慮到整個建筑的用水量，以及水壓的調節等各個方面的內容。在搭載了變頻調速技術以后，就可以實現建筑的給排水項目的自動化程度。主要的工作流程是，在整個建筑的供水口加裝一個壓力傳感器，對整個建筑出水的水壓做一個數據的采集，在采集完數據之后，將水壓的相關數據發送到控制回路之中，在控制回路經過內部的運算之后，觸發變頻器的參數自調，在變頻器的參數調節之后，給到整個給排水的水泵，按照所計算出來的水壓來對整個建筑進行供水。

（三）變頻調速技術在軍工領域的應用

變頻調速技術應用十分廣泛，其中也包括對精度要求非常高的軍事工業領域，在實際生產軍工特工的設備的時候，由于軍事工業部門對于整個設備的電氣以及相關的機械要求十分的高，所以需要通過變頻調速技術來對加工所使用的設備進行精確的調節，實際使用時，變頻器對于電機的控制，可以使電機的轉速被精確在正負5轉以內的水平，該水平足夠滿足整個軍事工業對于其所使用的設備的精度的要求。

除此之外，在軍工領域中，變頻調速技術的穩定性也十分的可靠，在生產軍事工業所使用的設備的時候，能夠確保同一批所生產出來的設備之間存在的誤差率小于3%。

四、結束語

變頻調速技術的使用，大大提高了整個工業電氣自動化領域的使用效率。

變頻調速技術在實際的使用過程中，操作非常的便捷。在使用時，只需要根據對于工業設備的要求，調節其電器有關的參數，從而實現自動控制的目的。整個變頻調速技術是基于電力電子技術的發展而實現的，依托電力電子技術以及模擬電力電子技術，還有相關數字電子技術基礎所開發出來的，對于工業自動化控制領域的研究以及應用十分有利。

參考文獻：

[1]田彪. 變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用分析[J]. 科技展望， 2015（32）.

[2]韓齊麗， 王娜， 董琳. 變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用[J]. 中國機械， 2013（7）：72-73.

[3]杜堅， 何振. 變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用初探[J]. 科學與財富， 2017（14）.

[4]孫明. 變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的運用探究[J]. 環球市場， 2016（15）：136-136.