PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的應用

摘? 要：當前，隨著相關自動化控制技術、智能技術等快速發展，電氣自動化程度正在不斷提升，相關的電氣自動化設備也得到廣泛應用，目前生產對于節能減耗的要求不斷嚴格。使企業保持自身的生產競爭優勢，須不斷提升其技術水平，對此，強化變頻節能技術應用很有必要。該文對PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的應用進行介紹，分析變頻器及其節能基本原理，并探究變頻節能技術的應用優勢和在電氣自動化設備中的具體應用情況。

關鍵詞：PLC;變頻節能技術;電氣自動化設備

中圖分類號：TM76? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）03-0173-03

Abstract：At present，with the rapid development of related automation control technology and intelligent technology，the degree of electrical automation is constantly improving，and related electrical automation equipment has been widely used. At present，the production requirements for energy saving and consumption reduction are constantly strict. In order to maintain the competitive advantage of production，enterprises must constantly improve their technical level. Therefore，it is necessary to strengthen the application of frequency conversion and energy saving technology. This paper introduces the application of PLC frequency conversion energy saving technology in electrical automation equipment，analyzes the frequency converter and its basic principle of energy saving，and explores the application advantages of frequency conversion energy saving technology and the specific application in electrical automation equipment.

Keywords：PLC;frequency conversion and energy saving technology;electrical automation equipment

0? 引? 言

電氣自動化設備對于能耗有一定的要求，一些電氣自動化設備的電能消耗比較大，造成生產中的能耗增大，整體的能耗成本也提高了。電能的消耗也需要付出一定的環境代價，因此，提倡要發展綠色低碳經濟，就需要不斷降低能耗，促進整體電氣自動化設備使用效率提升，公司是以箱式變電站、風電、光伏專用箱式變電站、高低壓開關柜、干式變壓器、油浸變壓器產品為主導，集研發、制造與銷售為一體的高科技企業，變頻節能技術在研發設備中應用普遍，為了減耗生產過程中的能耗，越來越多的人加入到研究中。

1? 變頻器及其節能原理

1.1? 變頻器的組成結構

變頻器主要應用的是變頻技術以及微電子技術，主要是通過針對電機工作電源頻率的方式進行改變來實現對于交流電動機相關控制設備的有效控制，就變頻器的主要組成機構來看，包含了整流、逆變、濾波、檢測單元、驅動單元、制動單元等主要結構，其主要的工作方式是通過針對電源頻率進行改變，實現對于電源電壓的改變，按照電機的運行需要為電機提供相應的電源和電壓支持，實現智能變頻和調速目標。此外，在變頻器中，還包含了一些保護功能，可以實現過流保護、過壓保護、過載保護等。目前，變頻器在自動化生產和控制中的應用越來越廣泛，在提升電氣自動化設備的運行效率上具有顯著作用。

1.2? 變頻器節能原理

就變頻器的節能原理來看，主要是通過電力半導體的通斷功能對于工頻電源進行頻率的調整和控制來達到對于設備電能控制的一種設備。目前市場中應用廣泛的變頻器主要采用的交流電-直流電-交流電的變頻控制模式，可以首先將工頻交流電源在整流器的作用下變成直流電源，在通過將直流電源按照一定的電壓和頻率的控制來為電機提供必要的交流電，保證電機的運作，同時實現對于電能的節約。在變頻器的電流系統中，包含了整流、中間直流、逆變以及控制這幾個重要結構，其中的整流環節可以劃分為三相橋式不可控整流器，逆變部分可以分成IGBT三相橋式逆變器，并以PWM的波形進行輸出，中間的直流環節也可以根據濾波、直流儲能以及緩沖無功功率等實現。

實現變頻器的調速控制是保證設備能夠進行負載轉速的關鍵，能夠有效控制供電電流頻率，并根據相應的電壓調節需要，為電機的運行提供有效的電能支持。在轉速變化的前提下，能夠確保電機能夠高效運作，對于有效降低能耗，改善電機啟動效果，達到對于電機的有效保護以及對于相關負載設備的保護都具有顯著作用，能夠有效延長電機使用壽命，此外，變頻設計還能夠有效提升電機的相關負載設備的精確性，相關實踐證明，將變頻技術應用到風機、泵類的設備驅動控制領域，也能夠發揮較好的節能減耗的作用，對于設備的節電效率能夠達到30%～50%左右，節能效果比較突出。

2? PLC技術及其在電氣自動化控制中的應用優勢

PLC也就是可編程邏輯控制器，是在現代化生產領域中廣泛應用的一種編程控制技術，這種技術是基于現階段市場對于生產的需要發展來的，主要是為小批量、多品種的產品生產設計的自動化控制技術。PLC技術自問世以來，就得到廣泛的重視和應用，在工業生產領域發揮著重要作用，和數控技術、工業人工智能技術、CAD技術并稱為工業自動化的支柱性技術。當前，信息技術以及工業自動化程度不斷提升，PLC技術也處于高速發展時期，向著智能化、網絡化的方向發展，在促進中央處理器的運算速度、精確度提升上具有顯著作用，同時，還開發了適用于過程控制以及運動控制的功能模塊，能夠讓這一控制技術在工業自動化中發揮重要作用。此外，PLC技術中還具備網絡及通信功能，能夠連接全部編程以及通用輸入設備，能夠通過相關總線來進行相關網絡系統的建構，能夠為工業自動化提供堅實的技術基礎。

在PLC技術應用中，采樣輸入、自動化程序以及輸出刷新系統等是最主要的技術應用流程，通過數據掃描的形式進行采樣輸入，在完成輸入后，能夠進行相應的輸出以及刷新，還需要關注的是，PLC技術的應用順序也是自上而下的，在輸出和刷新的過程中，能夠借助中央處理器以及I/O映像狀態及上一過程中的輸入數據來實現有機結合，在完成電路鎖存后，進行外設驅動實施操作。所以在當前的PLC技術應用中，相關的開關控制、順序控制、閉環控制中都是可以實現的，這一技術在設計中也很靈活，操作起來也比較方便，能夠應付復雜的環境。就PLC變頻控制技術在電氣自動化設備中的應用來看，優勢比較突出，主要表現在以下幾點：

第一，PLC變頻控制技術對于提升相關電氣自動化設備的運行效率具有顯著作用，能夠實現直接的節能減耗目標;

第二，PLC變頻控制技術具有較好的技術穩定性，整體來說比較簡單，所以能夠有效地確保相關電氣設備的有效運行，保證電氣設備能夠達到預期的效果;

第三，PLC變頻控制技術應用中，技術的相關功能比較多，可以在相應電氣裝置中實現有效應用，能夠適應相關電氣設備的復雜多樣的電氣控制需要，借助PLC變頻控制技術，能夠彌補傳統電氣設備在使用中出現的操作過于復雜，整體應用操作繁瑣的現狀，促進電氣自動化水平不斷提升。

3? PLC變頻節能技術在電氣自動化設備中的具體應用

3.1? 在電梯系統中的具體應用

就PLC變頻節能技術在電梯系統中的應用來看，其發揮的節能效益比較突出，電梯作為當前城市化建設中不可或缺的重要設備，其運轉時長長，需要隨時保持待機狀態，其中還涉及和很多電氣設備的關聯，整體的構成比較復雜，所以實際能耗也比較高。要針對電梯實施節能設計，是十分必要的，在電梯系統的節能設計中，首先要保證電梯運行的安全性，其次才是變頻節能技術的引入，可以通過使用重物來對于曳引機拖動負載時產生的轎廂質量變化情況來實現合理的動量調節，保證在降低電梯系統整體能耗的情況下進行。一般情況下，電梯在啟動后相關負載情況就會隨之產生，這時候電梯內部的電動機功率以及電流值就會不斷上漲，PLC變頻節能技術應用，能夠將電梯系統的變動損耗值以及固定損耗值控制保持在同一標準，確保電機能夠保持良好的運行狀態，這一技術的應用原理是通過電頻機械動能以及三相交流變頻電壓控制，確保電梯需要的曳引機機械動能得到有效的發揮，借助控制芯片來確保機械動能能夠穩定釋放。

3.2? PLC變頻節能技術在空調系統中的應用

基于我國目前的變頻技術來看，其在實際的企業生產領域的應用比較多，在空調領域有廣泛應用，對于發揮暖通設備的節能功效具有重要作用。目前的建筑空調系統在實際的運行中需要用到很多的電氣自動化設備，所以空調的能耗是很高的，以往人們感嘆買得起空調但是用不起，就是強調空調的電能消耗大。現階段，空調成為廣泛應用的家電，而其變頻節能也成為主要賣點之一，借助相關的PLC變頻節能技術應用，對于降低空調系統的整體能耗具有顯著作用，對于切實提升節能效果意義重大。在空調系統中，水系統以及風系統是兩大組成部分，在變頻節能技術應用匯總，借助電動二通閥實現對于水系統的末端裝置調節，不斷調整其相關流量，且設計中的冷水主管道以及熱水主管道是相對獨立的，冷凝管熱水不會流經同一管道，能夠實現對于能耗的節能控制，在冷熱水主管道中設計異程式建設法，支管道采用同程式建設法，因此相關工作人員能在空調系統主機房的分水器中設計相關的動態平衡閥，確保相關環路供水管配置有效性。這種情況下，在冷水系統流量出現變化的情況下，相關支管道依然能夠保持平衡狀態，為系統的制冷提供必要的支持，還能夠滿足供暖需要。此外，相關工作人員能夠在空調系統中進行智能軟件的安裝，這樣就能夠針對空調水泵電壓實施調節，在相應的通風系統中設計風機盤管系統以及新風系統，這樣空調一年的制冷制熱都能夠有效實現，還能夠降低整體的能耗。

空調企業根據市場的發展需要，正在積極強化技術提升和應用，才能切實提升整體的能效指標水平，促進能效達標，實現節能減耗目標。為適應這一能效指標要求，相關的企業也在積極嘗試進行能效指標改造，探索有效的升級技術應用。例如，2017年，LG中央空調推出最新一代風冷多聯機產品：MULTI V5，其APF能效指標再上一個新臺階，集節能和高技術性能于一身，再次刷新LG的空調專業技術，MULTI V5的面世為客戶的節能需求提供更加有力的保障。

4? 結? 論

PLC變頻節能技術應用對于切實提升整體電氣自動化水平具有顯著作用，在實際的應用中，具有很好的效益。目前的這一技術在很多領域都發揮了重要作用，是綠色低碳經濟發展中的重要節能技術。

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作者簡介：石艷春（1979-），女，漢族，遼寧鐵嶺人，工程師，研究生，研究方向：電力系統及其自動化。