電力傳動節能中變頻技術應用

張立德

摘要：工業電力傳動所消耗的電能在整個社會電能消耗中的比例非常高，具有很大的節能空間。目前階段變頻調控技術已經發展很好，在很多領域得到了廣泛應用。如果能夠將變頻調速技術應用到工業電力傳動中來，就可以實現電力傳動的速度調控，避免出現電力浪費的現象。然而在實踐過程中，變頻調速技術在電力傳動中的應用卻存在一定的阻礙，如果能夠克服這些技術障礙。電力傳動中就能夠大面積使用變頻調速技術，進而節省巨大的電能。

關鍵詞：電力傳動;變頻調速;技術應用

引言

在工業電氣自動化控制體系運行狀態下，可以運用變頻調速技術對用戶終端電機的功能進行控制，使體系處于動態運行狀態，實現全方位的控制，對于工業生產與制造過程中電力體系維護工作的順利開展具有重要影響。

1變頻調速技術概述

變頻調速技術是指為了滿足現代化工業生產發展需要而出現的一種新型技術形式，變頻調速技術的工作原理是通過調節電源輸出頻率來改變電機的轉動速度，從而達到自動化變頻調速的發展目的。變頻調速技術的實現會涉及到以下幾個部件：第一，自適應電動機模型單元。這個單元是變頻調速技術中最為重要的零部件，使用過程中的主要功能是查看電動機的電壓、電流等信息是否處于正常運行的狀態，通過了解電流、電壓參數能夠幫助相關人員全面的掌握電動機的參數信息，為工業電氣自動化后期工作提供有力支持。第二，轉矩、磁通比較器。這兩個比較器的應用作用是將反饋數值和參考數值進行綜合比較，通過滯環調節器來輸出轉柜和磁場的狀態信息，從而幫助相關人員更好的掌握轉柜和磁場的運行狀態。

2變頻調速主要方法介紹

2.1變壓變頻控制

通常情況下電動機在運行時，其額相電壓以及頻率主要受到主磁通的影響。在針對電動機的轉速行調整過程中，主磁通如果出現增大的趨勢，就會使得電流值慢慢變大，如果沒有出現功率損耗，功率因素就會隨之慢慢降低，最終導致的結果就是電動機發熱嚴重。相反的，如果主磁通出現降低的趨勢，則子磁通的電動勢隨之減小。變壓變頻控制方法在實際應用過程中存在一些缺陷，主要表現在下面兩點：第一，在對電動機轉矩實施調整的過程中，如果電動機的速度相對較低，就難以對電動機電壓進行精準控制，控制誤差相對較大;第二，利用變壓變頻控制模式時采用的是開環模式，這也不利于控制的精度。

2.2轉差頻率的控制

通過轉差頻率的控制也能夠實現三相異步交流電動機的調速，從而實現電動機輸出功率的調整。電動機在正常運轉過程中其氣隙磁通保持恒定，電磁轉矩直接受到電角度轉差率的影響，兩者之間存在正比例的關系。如果能夠對電角度轉差率進行控制，就能夠實現對電動機電磁轉矩的控制。在對轉差率進行控制時需要對電動機轉速進行檢測，調節控制器的輸出為轉差頻率，電動機轉差頻率和轉速頻率的和就是給定頻率，通過這樣的方式形成一個閉環控制。轉差頻率控制模式能夠在較大范圍內對電動機的速度進行調控，并且靜態轉出誤差非常小。但是采用這種控制模式時必須要確保恒磁通控制，這對整個控制系統提出了非常高的要求。

2.3矢量控制的方式

電動機轉速進行通過矢量控制的方式對電動機轉速進行調節的基本原理就是把三相坐標下的定子交流電流實施轉換，將其轉換成為兩相靜止坐標系下的電流。在基于磁場定向原理將相關的電流信號轉變成為直流電流。通過上述的一系列轉換后，就可以利用直流電機的控制模式對交流電機進行控制，從而實現異步電動機轉矩電流以及勵磁電流的控制，也就是實現了定子電流的矢量控制。最終實現異步電動機轉矩的有效控制。這種控制模式是基于直流電機控制方法，因此其調速范圍非常廣泛，達到了1：20，甚至是1：200。此外，還具有響應速度快、連續性好等優勢。缺點就是需要進行非常繁雜的計算，控制過程比較繁瑣，容易受到外部因素的影響和干擾。

2.4直接轉矩控制

這種控制模式的基本原理就是對電動機的電流值和轉速值等進行直接檢測，然后與指定的值進行比較分析，根據兩者之間的差值大小，確定一個合適的電壓矢量，實現定子磁通量的精確控制，從而改變電動機的輸出轉矩。通過檢測，如果發現電動機實際轉矩比設定轉矩小時，控制系統就輸出一個電壓矢量，該矢量方向與定子磁通旋轉方向相同，以此增加電機轉矩。相反的，如果檢測得到的實際轉矩比系統設定的值較大時，控制系統輸出的電壓矢量方向就會與定子磁通旋轉方向相反，從而達到降低電動機轉矩的目的。直接轉矩控制模式不會受到轉子參數等其他因素的影響，也不需要進行繁瑣的坐標變化，并且具有顯著的優勢。比如結構簡單、控制方法便捷、反應速度快、精度高等。缺陷在于通過這種模式進行控制時會存在轉矩脈沖，如果電動機轉速相對較低時這種現象更為明顯。出現這種情況就會對其通量檢測造成不利影響，最直接的結果就是調速范圍相對較窄。限制了直接轉矩控制模式的使用場景，常用于對調速范圍要求不是非常高的場合，比如水泵和風機等。

3變頻調速技術的應用方法

3.1深度指示器保護失效

很多工業生產設備在實際運行過程中具有多種保護裝置，設計師結合工業設備的使用環境和運作原理，在設備中加裝了多重保護裝置。深度指示器是其中之一，具有重要作用，如果深度指示器處于非正常運行狀態，就會使得保護模式發生改變，所以設計深度指示器時一定要安裝失效保護模式。在變頻調速技術的支持下，首先啟動電機，累加編碼器對應采集周期內采集到的脈沖數信號，對比信號采集前與采集后的數值，如果數值沒有發生任何變化，就意味著深度指示器已經處于失效狀態。在失效狀態下，對設備的狀態進行判斷，如果設備已經進入爬行區狀態，那么立即發送對應的報警信號發出強烈預警，引起工作人員的高度注意，如果沒有進入爬行區狀態，那么自動采取安全制動措施，發出報警提示。

3.2自動化適應電機模型單元

在工業電氣自動化控制體系中運用合適的電動機模型單元，對電動機輸入電壓參數和電流參數進行相應的檢測，實現電動機整體運行狀態的識別。與此同時，電動機模型可以與變頻器直接連接在一起，進行轉矩控制工作。在實際生產工作進行過程中，運用電動機模型單元對生產中的電氣設備以及一體化系統的運行狀態，進行精準的調控，依據一體化運行的一般規律，選擇對閉環轉速。

3.3變頻器節能

在工業電氣自動化控制過程中經常出現高水平低產出的情況，導致生產過程消耗大量的經濟資源，使生產效率逐漸下降，所以提高工業電器自動控制體系的節能水平具有重要意義。運用變頻調速技術可以提高體系的節能水平，在一定意義上，變頻器是整個生產制造過程中的調節機制，所以一定要運用變頻調速技術來保證電動機的運行狀態，變頻器與電動機一直處于相互對應的關系，從而確保科學合理運行，使生產制造過程中復合電壓的耐受性不斷提高。這一過程中為了使變頻調速的應用效果越來越好，需要選擇能夠滿足電機正常運行狀態的配置電路，使自動化控制的功能逐漸完善，對運行體系做出統一的編程和控制，協調好二者的工作，形成高效率的工作體系。另一方面，為了實現自動化控制功能，還要在控制電路主板的基礎上選擇一致性的變壓型逆變電路，配合好工業車間電路，實現故障全面保護的目標，確保工業生產設備與變頻器之間靈活切換穩定運行。

結束語

變頻調速技術在工業電氣自動化發展中的應用具有良好的應用效果，不僅能夠優化數控機床的運行，而且還能夠確保變頻器、傳感器的有效應用，提升整個工業電氣發電系統的運行成效。為此，在新的歷史時期需要相關人員結合工業電氣自動化領域發展實際情況，就如何更好的將變頻調速技術應用其中進行策略分析。

參考文獻

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