變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的運用

張堯

摘要：在工業電氣自動化的控制當中變頻調速技術的應用廣泛，在生活中變頻調速技術的應用也很常見。在電機的運行中一般都采用變頻調速的技術節能降耗，通過變頻調速技術在電機上的使用能轉化電機的工作狀態，使工業電氣自動化控制中得到了很大的方便，也適應了節能降耗的發展形勢，該技術的正確應用滿足了工業電氣自動化控制的需求，事實證明該技術在現實生活的運用中取得不錯的效果，為工業生產節省更多的人力資源，提高生產效率。

關鍵詞：變頻調速;工業電器自動化;控制運用

1變頻調速技術的概述

變頻調速技術主要開展的時期是在二十世紀的中后期，德國著名學者提出的矢量控制理論，對工業中的交流電動機進行了解耦，模仿直流調速的原理來對其進行矢量轉變，使其交流調速的性能實現直流調速的技術高度，在八十年代時，又有一個德國學者對其提出了轉矩控制理論，在對矢量的控制進行降低時相對于繁瑣的坐標要進行合理變換。此種方式所應用的原理是基于電壓的逆變器在進行工作時，要對轉子磁鏈與定子磁鏈之間的夾角進行有效控制，進而達到對電動機進行轉矩的合理控制。此種控制方式應用起來較為方便，操作也比較簡單，對于電動機模型的參數要求不是很高。變頻調速技術的控制的現狀是，該技術效果比直流調速好，在可靠性方面，該技術性能也在日益提高，已經大范圍的使用在工業電氣自動化、計算機控制、工業系統中，并且實用性更強，因此現如今的直流調速技術已漸漸在多領域被變頻調速技術取代，研究變頻調速技術，使其在應用中更加可靠完善已成為工業電氣自動化發展的必然趨勢。變頻調速技術造價低廉、生產效率高。通過長時間的努力研發與改進，現如今變頻調速器的所有零部件大都采用高生產效率較的工藝制造而成，引入了新型生產技術，使得設備的生產能夠在更短的時間內完成，降低了生產成本，更好的滿足不同工業領域需求，變頻調速器的出現，使得生產過程中的通用性得以實現，避免了不同領域、不同地區必須使用不同變頻設備的麻煩，同時提高了變頻調速技術的可推廣性。

2變頻調速的特征

當前大部分的變頻調速的器件都是為了保障工業生產的高效性以及低成本，一般會應用300納米的晶圓，它是基于TSMC90納米的基礎上的，低K的工業生產流程。有關的設備因為在硅區的選用上是基于最小化為主的，因此，它不單單可以運用單個芯片來支持比較復雜的數字系統，因為它的成本是較為低廉的，只相當于一個集成電路的成本費用。為了滿足不同的工程需求，所應用的變頻器也會有所不同，但是，在當前應用最為普遍的是通用的變頻器，其硬件結構主要分為三種，其中包含了公共直流母線式的變頻器、帶能量回饋單元的變頻器、獨立式變頻器。獨立式的變頻器的工作機理主要是將整流單元與逆變單元放在一個機殼之內，這種變頻器在當前工程當中應用的最多的一種變頻器，通常僅驅動一臺電動機。它是采用JTAG和AS相結合的配置方法，因此配置電路必定要滿足AS配置的方式還要滿足JTAG的方式。其中芯片的配置則是采用的是EPCS1。

3變頻調速在工業電氣自動化控制中的重要性

隨著電氣自動化技術的日益發展成熟，該技術已成為工業領域中的核心技術之一。電氣自動化技術涉及廣泛，包括信息技術、互聯網技術等多個學科領域。我國工業發展的各行各業均涉及到該技術，在高新技術領域電氣自動化技術是不可忽略的一部分。由于電氣自動化控制的核心目標在于實現電氣設施能夠自動化運轉，因此要更好的將工業電氣自動化控制和變頻調速技術結合起來，并且在變頻技術實現電氣自動化節能的時候，還要根據具體的運行情況進行相應的變頻調節技術的開發和利用，進而使得電氣自動化控制系統的實際工作效率得到提升，促進工業電氣自動化的真正實現。

4變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用

4.1自適應電機模型模塊的應用

自適應電動機模型主要的功能是參照電動機在輸入的電壓或是電流的檢測結果進行比對，來確定電動機自動識別時的參數，自適電動機模型對于轉矩控制的控制是最為主要的單元，也是影響最為直接且關鍵的單元。在諸多工業生產場所中應用自適應電動機模型，是對其轉速進行合理控制的主要方式，它的控制速度應該在百分之零點五左右，一般用在閉環轉速的反饋中。此種模型在工業電氣化控制中極為關鍵，由于電氣化在工業生產中占據主體地位，進而其作用力也是極大的，所以合理運用是確保工業生產順利的前提。

4.2脈沖優化選擇器的應用

在設計的具體過程中，應選擇合適的控制芯片，選擇完成后，設定對應（OFDM）信號源，然后對電路模塊進行編寫以實現主要的功能，里面有FFT、星座映射、插入循環前綴、緩沖模塊以及數模（D/A）轉換功能。不同的模塊有不同的功能，在對（OFDM）的信號源進行仿真試驗時，一定要先完成上述工作再完成信號源（OFDM），實際的工作前要進行仿真試驗，試驗目的是為了保證上述工作可靠穩定。由于整流電路在應用中經常出現燒毀現象，另外，為防止該現象發生，應采取抑制措施，抑制電路中浪涌電流，在上述工作完成后，整個電路就可以安全穩定運行。

4.3轉矩與磁通比較器的作用

轉矩與磁通比較器的主要作用是將反饋信號與參考信號進行周期性對比，并在此之后通過滯環調節器將轉矩或者磁場狀態輸出，輸出的信號中可以分析得到轉矩的實時狀態與磁場的實時狀態，為后續采取何種方式控制提供數據參考。

5結語

總之，在確保安全生產的同時，還要保證產品質量以及生產效率，因此提高工業企業的經濟效益是其主要前提，而增加經濟效益首要的任務就是對生產成本的減低，因此需要工業生產中合理運用變頻調速器，不單單是為了滿足節能消耗的需求，還可以在傳統的基礎上增設一些具有重要作用的功能。未來在在設計調速器時，應從實際出發，根據所需要的生產要求不斷改進功能，必要時進行創新，對創新后的產品進行完善，使變頻調速器在工業電氣自動化的應用領域不但能夠降低工業電氣自動化系統的能耗，還能夠有效改善工藝條件，為生產創造更多的便利條件，適應科技快速發展的形勢。

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（作者單位：湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司（寬厚板廠））