變頻調速技術在電氣自動化控制中的應用分析

湯哲銘 岳明峰

摘 要：電氣自動化控制技術在現(xiàn)代工業(yè)生產中得到廣泛普及，變頻調速技術通過平滑控制過程，避免電氣系統(tǒng)在執(zhí)行控制命令時產生的順勢過電壓對設備產生的影響，使設備的穩(wěn)定性得到提升，進而提升電氣自動化的使用壽命。此外，電氣自動化系統(tǒng)可以實時監(jiān)測電氣系統(tǒng)的運行參數(shù)，進而選擇適合當前生產狀態(tài)的運行速率，以提高電氣系統(tǒng)的運行效率。本文對變頻調速技術進行闡述，將其在電氣自動化控制中的應用優(yōu)勢進行分析，并對其的實際應用項目進行研究。

關鍵詞：變頻調速;電氣自動化;自動化控制

現(xiàn)代工業(yè)生產朝著低耗、高生產效率、高智能的方向發(fā)展，電氣自動化控制的應用也是如此。變頻調速技術使用其平滑的控制過程和智能化的生產線控制在機械、石油、汽車、食品等多個行業(yè)中得到有效利用。在降低生產能源消耗的同時，為生產線提供最佳的生產運行方式。

1變頻調速技術

變頻調速技術利用電機在工作時，輸入電源頻率和電機速度的正比關系，改變接入電機的電源頻率從而達到對電機運行速度的有效控制，而在現(xiàn)代技術的發(fā)展下，傳統(tǒng)采用直流交流變換的傳統(tǒng)技術之外，還利用電子、微電腦等技術來增加變頻調速控制的精準度。現(xiàn)代變頻調速的控制方式標為多變其中由V/F、VC、DTC等技術組成，通常來說，采用V/F技術的變頻調速設備的成本較低，但性能也較差;在需要高精準度、多層次的控制場合中需要采用VC技術的變頻調速設備，隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，變頻調速技術可以說應用在生活、生產中的各種場合，包括變頻空調、冰箱、壓縮機、起重機等各種生活、生產設備當中，并隨著電氣自動化技術和電子技術的飛速發(fā)展，根據變頻調速設備的MCU處理效率，其功能得到進一步的擴展，并在電氣自動化系統(tǒng)中發(fā)揮前所未有的觀測、控制效果。

2變頻調速技術的應用優(yōu)勢

2.1提升設備的可靠性

現(xiàn)代生產采用大量的自動化生產線來持續(xù)、高效地進行生產、加工，而自動化生產設備的功率、用電量較大，在對其進行直接地開關、斷合時，會產生較大的瞬間過電壓，極易導致設備電子元件出現(xiàn)損傷、老化、故障。對設備的電機、電感的使用壽命帶來不利影響。變頻調速技術將及自動化生產設備的控制流程進行平滑處理，逐步提高電壓或降低電壓，使控制過程能夠平滑過渡，進而減少對各種電氣元件的不良影響，使設備的長期穩(wěn)定運行成為可能。

2.2提升電氣自動化控制水平

工業(yè)生產線的生產效率建立在電氣自動化的控制水平上，對生產線、設備的有效調整能夠根據實時的生產需求來控制生產線的運行效率，從而達到能源使用效率的最大化，進而降低生產成本支出。變頻調速技術可以通過對自動化生產線、設備的實時工作情況進行檢測和技術人員的參數(shù)設置，對生產線、設備的運行進行全自動調整，比如在生產低峰階段，降低生產線、設備的運行速度，節(jié)省能源，并在生產高峰期加大電源輸出，來提升生產速度，從而保證在任何時段能源都能夠發(fā)揮最大價值。

3變頻調速技術在電氣自動化控制中的應用

3.1礦井深度指示器保護

礦井的地下環(huán)境比較復雜，深度指示器的正常工作有助于工作人員及時掌握礦井安全信息，保證安全、高效的生產。變頻調速技術通過對工作電機的控制、調整，對電機運行過程中產生的編碼脈沖進行疊加處理來降低脈沖導致的數(shù)值誤差。其次，可以將疊加后的編碼脈沖與預設的編碼值進行對比分析，當數(shù)值無太大出入時，礦井的深度指示器正常工作，反之則可能出現(xiàn)異常、故障情況，需要及時對設備進行檢查維護，并修復其恢復到正常工作水平。

3.2等速區(qū)間保護

電機是電氣自動化生產設備的動力核心，若在正常工作狀態(tài)下，其運行在等速區(qū)間。而變頻調速技術在其中使用在于對其運行速率進行實時的檢測，在出現(xiàn)波動時加以自動的調整。通常來說，電機在正常工作的速率誤差在既定值的15%以內，當超出15%的穩(wěn)定運行狀態(tài)時，變頻調速裝置將對其進行調整，根據其運行狀態(tài)來適當提升＼降低運行速度，使其運行在安全的等速區(qū)間中。若自動調整無法達到對其的有效控制，則發(fā)出故障預警，并根據管理人員設定的控制方式，進行緊急制動、停機等處理。從變頻調速技術在電機等速區(qū)間保護的工作中來看，一般能夠維持運行誤差在10%以內，從而保證電機的持續(xù)穩(wěn)定工作。

3.3自適應電機模型單元

自適應電機模型單元是指根據生產設備的輸入電壓、電流數(shù)值，對電氣自動化生產線、設備進行直接的控制，使其工作在一個穩(wěn)定的電壓、電流環(huán)境中。首先，變頻調速技術需要實時采集電氣自動化生產線、設備的運行電壓、電流，并與作為動力源的電機相連，根據變頻調速設備的參數(shù)設置及，對電機運行情況進行實時、有效的規(guī)劃、控制。而在信息技術、傳感技術和計算機技術的共同應用下，可以實現(xiàn)遠程采集設備運行信息，并上傳至控制計算機中，由計算機自動制定運行計劃，并向變速調頻設備下達控制指令，使就電氣自動化生產線、設備能夠通過計算機的人機交互界面進行實時、迅速的遠程控制。但需要注意的是，變頻調速設備的感應和處理速度對自適應電機模型單元的效果影響較大，因此需要選擇符合控制標準的變頻調速設備。

3.4節(jié)能減耗

電能消耗是電氣自動化生產線、設備的主要支出成本之一，采用變頻調速技術并對生產、加工的參數(shù)進行有效設置，可以根據實際的生產需求調整電機運行速度，優(yōu)化電氣自動化生產線、設備的運行速率，進而發(fā)揮良好的節(jié)能效果。這種優(yōu)先保證滿足實際需求的產能，并優(yōu)化能源利用的方式，使現(xiàn)代工業(yè)的生產效率得到有效保證。此外，若通過傳感器對電氣自動化生產線、設備進行實時監(jiān)控，當電能消耗超過預設值時，變頻調速設備會及時發(fā)出預警，從而采取相應的措施。

結語：現(xiàn)代技術的發(fā)展使變頻調速技術在生活、生產中變得非常常見，其在電氣自動化控制中的應用，不但提升了電氣自動化系統(tǒng)的智能性和運行效率，還在功能擴展和能源節(jié)約上發(fā)揮至關重要的作用。對其的研究不但能夠改善電氣自動化技術中的運行速率和穩(wěn)定性，還能使延長設備的使用壽命，并結合提效降耗作用，使其在工業(yè)電氣自動化生產中，占據不可動搖的地位。

參考文獻：

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作者簡介：

湯哲銘（1985-11）男，漢族，遼寧省鐵嶺市，本科，研究方向：電氣。

（北京建智達工程管理股份有限公司沈撫分公司，遼寧 沈陽 110000）