變頻調速技術及其在工業電氣自動化控制中的應用探析

張忠　張園園　王斌生

摘要：近年來，我國的工業化進程發展迅速，工業電氣自動化控制也有了很大進展。將變頻調速技術適用于工業電氣自動化控制，可大幅縮減產品生產成本，創造更高經濟效益，并改善整體工作效率，為企業發展節約資源。此次研究先對變頻調速技術進行了闡述，而后分析了變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用價值，并對其實踐應用進行了探討。

關鍵詞：變頻調速技術;工業電氣;自動化控制;應用

引言

我國工業領域已經進入到發展的重要階段，在信息化時代下為了實現行業改革的深入開展，制定了電氣自動化控制的目標。為了實現這一目標，變頻調速技術得到應用，一方面能夠提高電氣控制水平，減少電氣控制期間能源的消耗，另一方面則可以帶動社會經濟發展。但是目前變頻調速技術的運用還存在一些不足，需要在實踐中總結經驗。

1變頻調速技術的原理

變頻調速技術的應用原理主要依賴以下三個方面：比較器、脈沖優化選擇器以及自適應電機模型。其中比較器的功能主要是每隔20秒將對轉矩與磁通的功能數值和正常工作狀態下的數值進行一次比較，以對比得來的結果為檢測依據，判斷設備調節器的輸出或者磁場是否發生轉變，進而控制整個電氣設備的變頻調速。而脈沖優化選擇器則是將電機的工作范圍作為判斷工作信號是否適合的基礎，同時緩沖工作狀態中的脈沖信號，確保不同范圍的功能模塊正常運行，最后，對電動機在正常工作情況下的電壓和電流分別進行控制的是自適應電機模型，通過正確的識別電機工作的性質，達到有效控制電機轉速的目的。

2變頻調速技術特點

變頻調速技術以交流電動技術為依托，對直流電動機應用缺陷進行彌補。因變頻調速控制系統結構簡單，設置過程簡便、安全，靈活運用變頻技術，有助于增強電氣設備強度，使之更加可靠、耐用，提高數據動態頻率。這一技術背景下，選擇交—直—交系統控制裝置或者交—交系統控制裝置均可。節約電能的同時，還能夠使該系統工作效率得到明顯提高。

3變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的實踐應用

3.1深度指示器保護失效

工業電氣自動化控制的有關設備是生產效率與有效性的重要前提，只有保證設備性能，才能夠實現有效運行。為此，有關人員需要加強對工業設備保護的重視，定期做好設備的維護工作。一般在工業電氣自動化控制設備設施保護期間，首先要整理、分析設備運行時的諸多參數，保證其合理設置。對于工業電氣生產設備，深度指示器是其中應用比較常見的設備，若深度指示器在運行期間出現故障，便會對其他保護裝置的正常運行造成影響，限制其保護作用的發揮。為了將這一問題及時解決，需要從深度指示器開發、設計兩個環節入手，增設失效保護裝置，如此一來便可以確保深度指示器有效運行。那么在安裝失效保護裝置的過程中，便會運用到變頻調速技術，當電機處于正常運行狀態下，采集編碼器獲得的所有脈沖數信號，并且將其整理。分析數據之后，如果沒有發現任何變化，證明深度指示器運行狀態不正常，對于保護效力的發揮非常不利。若確定深度指示器不能繼續發揮保護效用，工作人員便要對與之有關的設備進行檢查，確定其是否已經進入到爬行區當中。如果確定處于爬行區，這時深度指示器會傳遞信號，隨后做好后續的一些處理;若確定其沒有進入爬行區，這時相關設備會緊急制動，并發出預警，及時通知相關人員進行處理。

3.2等速區間超速控制保護

電機拉動設備的運用較為頻繁，位于等速區間運轉，應基于變頻調速技術加以保護。它的優勢即可以針對電機拉動設備超載、超速等現象進行預警，監控機械設備可否對提升設備運行速度加以控制。一般而言，電機拉動設備工作速率往往不超過設備運行的15%，如果在此數值以上，變頻系統設備運行速度將有所下降，將系統安全回路進行隔開，基于緊急制動設備控制設備運行速度，并對設備超載現象作出預警，并對設備運行速度有效控制，讓其不超過10%，經由此對區間超速以及超載情況加以控制。

3.3減速區段低速控制保護

在變頻調速技術應用過程中，減速區間控制也非常關鍵，能夠使設備穩定控制得到明顯提升。倘若系統減速至設備限定位置，需要立刻采取相關控制保護措施。同步使用變頻設備和PLC設備，將二者結合起來，對速度實施監控，完成取樣工作。還要多次核對數據值、安全設定值這兩項指標，確保在減速區段系統不會出現問題、漏洞。倘若速度超出這個范圍，向系統中心發出安全警告，繼而對設備運行過程進行實時控制，確保達到良好的系統減速控制調節效果。

3.4適應電機模型單元

就變頻調速對電機的自動化適應而言，也被叫作自適應電機模型單元。實踐運用時，此模型單元可以針對電機實時輸入電流、電壓有效檢測，基于獲知的數值對電機設備參數予以明確。此類參數的獲知在之后的轉矩控制中具備顯著效用。一般而言，變頻調速器可以和其控制的電機直接接觸，以此達成轉矩控制的目的。并且，還能經由工業電機運行期間的精度選擇與之對應的控制舉措，且基于實情進行轉速調節。

3.5變頻器節能應用

工業生產最為核心的目標在于實現經濟與社會利益最大化，通過工業自動化生產為社會發展提供源源不斷的動力。然而，工業生產期間經常會出現一些問題，限制工業生產目標的實現。其中最為嚴峻的問題，便是生產期間投入高、收入低。鑒于此，為了減少工業生產期間花費的成本與能源，通過電氣自動化控制實現節能減排的目標，必須要應用變頻調速技術。一般來說，變頻器是可以保證生產車間的高效運行、安全生產，使用變頻調速技術，可以最大程度提高變頻器、電機的運行穩定性。除此之外，變頻器、電動機運行期間所承受的電壓負荷比較高，若為了保證變頻器變頻調速始終處于正常的范圍內，發揮出其最大的效用，要利用變頻調速技術合理分析電路配置，獲得最佳的電動機運行效果。另外，電氣自動化控制當中所涉及到的功能、系統編程必須要保持一致，只有如此才能夠真正提升工業電氣自動化控制效率以及質量。

結束語

綜上所述，工業電氣是推動我國經濟發展的重要組成因素，它能提高工業電氣企業生產工作效率的同時，還能減少企業成本。自動化控制中的變頻調速技術不僅能幫助企業在進行工業生產相關工作時提高安全高效性，確保操作穩定性，還可以降低能耗與污染，節省人力物力財力等各方面的成本，從一定程度上承擔工業電氣行業企業需要承擔的社會責任。工業電氣使用的電動機在進行工業生產的過程中，由于正反向工作頻繁地、長時間地切換，極易導致電動機處在超負荷狀態中。而變頻調速技術可確保工業電氣電動機系統安全穩定的運行。因此，自動化控制中變頻調速技術對于工業電氣發展具有重大意義。

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