工業電氣自動化控制中變頻調速技術的應用

張晶程

[摘? ? 要]隨著近年來我國整體科學技術的進步，電氣工程自動化技術得到了飛速的發展，其中變頻調速技術是現階段電氣工程自動化技術中的重要環節，文章將結合實際情況全面分析變頻調速技術的工作原理以及其在工業電氣自動化控制技術中的應用意義。

[關鍵詞]工業電氣;自動化控制;變頻調速技術;應用

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–02

Application of Variable Frequency Speed Regulation Technology

in Industrial Electrical Automation Control

Zhang Jing-cheng

[Abstract]With the progress of China's overall science and technology in recent years， electrical engineering automation technology has developed rapidly. Frequency conversion speed regulation technology is an important link in electrical engineering automation technology at this stage. This paper will comprehensively analyze the working principle of frequency conversion speed regulation technology and its application significance in industrial electrical automation control technology.

[Keywords]industrial electrical; automatic control; variable frequency speed regulation technology; application

21世紀以來，我國科學技術不斷進步，現階段已經進入了全面的信息化時代，電氣工程由傳統的人工操作轉變為現階段的自動操作。在此基礎之上，相關工作人員還結合實際情況以及相關的優秀設備，不斷對電氣自動化的控制進行改良和升級以提升電氣系統的實際工作效率。變頻調速技術是我國電氣工程自動化多年發展中的重大突破，在電氣自動化工程當中，充分應用自動調速技術，可以將電氣自動化控制發揮出其在實際工程當中的最大作用，同時能夠適應我國現階段各行業發展過程當中的節能減排目標。

1 變頻調速技術的工作原理

變頻調速技術主要是為了滿足用電設備的實際使用需求，將工頻交流電源轉變為頻率可調的交流電源，其工作原理可分為以下幾個步驟：①將工頻交流電源通過輸入電抗器送至變頻器進線端;②由整流器將工頻交流電源轉化為直流，同時在直流端使用電抗器進行諧波抑制;③采用大容量電容存儲轉化后的電能;④將直流電通過逆變器轉化為可調頻率的交流電源，此過程中可通過控制器來調節輸出交流電源的頻率。傳統變頻器在對電流進行轉變的過程中，主要是先將直流電轉變為交流電，再將交流電轉變為工作直流電，而隨著電力電子技術的不斷發展和相關科研人員的研發，相關設備已經得到升級和改善，現階段的工作過程是將已有的交流電轉為直流電并為更方便地確定額定的工作電流，對系統的工作信號進行測量，通過自動控制以及變頻調速，將直流電轉化為相關設備運行所需要的頻率交流電，實際工作過程當中，根據不同的變速器和傳感器的實際機型，信號檢測模塊會對其進行檢測分析，在其控制電路時，需要對電流以及電壓等參數進行相應檢測，然后參考相關數據設計輸出量并制定控制信號，最后將其發送到電路中進行脈沖以完成工作融合。根據實際情況以及工程具體需求為保障工業設備能夠按時完成串聯或并聯選擇合適的高壓或低壓變頻器。同時，在輸出自己的功率因素以及工作能效時要根據工作的實際方式進行。

2 變頻調速技術的特征

2.1 優勢

（1）在電機的實際運行過程中，其配電電壓會因為啟動而降低，而且設備內部的電流在短時間內迅速增加會導致電流增大，設備內部瞬間出現的大量電流會對內部元件造成相應影響，如果設備實際啟動過程當中產生功率過大，設備內部元件以及設備整體極易因大量電流而出現燒毀的情況。變頻調速技術可以通過相應措施有效避免這一問題，能夠根據設備實際需求控制設備啟動過程中產生的瞬間功率。

（2）電機調速性能好。相對于傳統的技術而言，變頻調速技術在變頻調速設備的適用范圍以及動態響應方面具有較高的優勢，變頻調速技術在電機的實際應用中可以應用的領域范圍相對較廣，比如石油化工、冶金以及醫藥中間體發酵等領域，變頻器都可以應用于電機調速。

（3）能源把控精準嚴格。在電氣工程自動化中應用變頻調速技術，其能夠通過轉速精準把控能源消耗，在提高整體生產效率的基礎上避免電能的不必要浪費;

（4）適應性極強。傳統變頻器的技術在實際的應用過程中對相關設備的要求相對較高，而現在的變頻器已模塊化、機柜化。因此，其模塊化的變頻器單機可直接安裝在配電室開關柜內，通過斷路器可直接連接柜內交流母線，而機柜化的變頻器防護等級已達到IP54，可直接安裝在生產環境要求較高生產場所。

2.2 缺點

（1）諧波。在生產設備的運行過程當中會產生諧波現象，變頻器在整流和逆變過程當中會使波形出現畸變而使設備出現異常運行，一旦設備運行異常時，相關工作人員沒有及時發現并對其采取相關的處理措施，那么諧波就會導致變頻過程當中出現不可控問題，甚至網絡系統以及電波傳輸都會受到相應阻礙，整體電位供應如果不平衡那么設備的整體發展以及其平穩運行就會受到較大影響，因此在機械實際的運行過程當中，需要相關工作人員通過相應措施避免出現問題，不斷對其進行改善和調整。

（2）設備成本較高。在電氣工程自動化技術當中合理應用變頻調速技術能夠有效提高設備實際運行效率并且避免很多不必要的問題，但是變頻調速技術存在的缺點也較為顯著，那就是設備的實際運行成本相對較高。如果全面應用變頻調速技術，會需要較強的專業性，而變頻技術本身的耐壓性相對較低。因此，升壓或降壓都可能導致內部零件遭受較嚴重的沖擊，使得設備的振動頻率增加，那么設備在實際使用過程當中就有可能因為較大的沖擊性而導致元件或設備出現損壞，因此必須結合實際情況選擇性能能夠滿足設備需求且使用周期較長的零件。

3 工業電氣自動化控制技術中的變頻調速技術應用意義

3.1 全面保障變頻調速技術的推廣以及應用

變頻器在實際應用過程當中會調整電機供電電源頻率，從而調整電機的轉速，可以對工藝設備的整體運行進行有效控制。在變頻調速技術實際應用過程當中，其能夠為了保證生產工藝流程以及工業效果最終的效率，會根據實際生產情況對整個生產線進行相應優化。近年來隨著我國整體變頻調速技術的不斷進步以及工業技術的完善，在原本的基礎上，變頻調速技術還能夠保證提高工業自動化工作的有效性，使其在工業生產自動化實際的工作過程當中，充分發揮出其應有的功能并保證應用效率的最大化。變頻調速技術能夠通過對啟動過程中的電機轉速調節，使大功率電機在啟動過程中，做到電流曲線平滑，從而保障大功率電機平穩啟動，否則電機啟動電流過大，可能會導致設備出現相關故障。變頻調速技術在實際應用過程當中的控制機制具有較強的多樣性和靈活性，因此其在電機運行過程中的控制范圍和應用范圍相對較廣，同時當電機在運行過程當中出現相關故障時，其還能夠及時作出有針對性的調整和管理。

3.2 提高工業控制化的自動水準

經過我國相關研究人員及工作人員對于現階段整體工業電氣化的發展和應用的全面分析，發現從市場形勢來看，變頻調速技術已經成為了目前我國電氣自動化控制技術中的主流趨勢，并且隨著時代的發展，電機的自動化控制技術還會不斷進行轉化和優化，同時整個工業行業都有可能因為各項技術的提升，整體發生相應轉型。目前我國工業流程在調整過程當中主要包含了計算機技術和信息技術，相關技術可以結合實際情況有效對設備進行管理和控制，同時有效融合變頻調速技術和電氣自動化設備。比如在工業化過程當中，相關工作人員可以通過DCS集中控制系統對電氣設備的控制，來實現對整個工藝設備運行的遠程操作。

在電氣自動化設備的實際工作當中，可以結合實際情況制定相應方案，以提高其自動化參數和自動化水準并且保證能夠通過自身的運作流程進行連接和運轉，建立相關的自動化調節技術的體系以促進工業的正常運行。變頻技術的調節能夠在整個流程當中監視異步電動機，在異步電動機的運轉過程當中，為保證其自動轉速，自動調節技術可以自動處理電機自動化設備的電流以通過對電機轉速的科學有效的控制來避免發生危險。

4 工業電氣自動化控制中變頻調速技術的應用

4.1 在發電系統中的應用

工業自動化技術在實際應用過程當中需要結合實際情況通過相應手段在保證設備最終工作效率能夠滿足實際需求的基礎之上盡量做好能源的節約，如果在電機的實際運行過程中充分引入變頻調控技術，那么電氣自動化設備的整體工作效率都會得到提高，能源的應用效率也會達到最大化同時為整個系統提供有效的運行動能。除此之外，發電系統運行過程當中也會應用到變頻調速技術，但是相對來說其應用較電機自動化來說更為復雜，因為在實際應用過程當中，可能會出現如電流輸出與實際需求不符等情況，當出現這類問題時需要相關工作人員對于設備的現狀問題進行全面分析并提出相應的解決方案，如在設備的實際運行過程當中，可能會因為電壓供應部分而出現短路，導致系統難以正常運行。針對這一情況，可以通過變頻調速技術的分析，通過信號和變頻調速機對其進行全面預防，為保證運行系統的整體安全，可以選擇通過相應手段加強工業電氣自動化控制水平。同時，需要相關技術人員結合實際情況以及現有產品對其綜合素質進行提高，在實際運行過程當中加大資源和電力的利用率以促進企業長久發展，應該在保證最終質量的基礎之上實現能源的節約。

4.2 在減速區段中的應用

在實際的應用過程當中，需要通過變頻調速技術控制自動化的水準并維持整個減速區段的運行穩定以避免電氣自動化設備出現臨界值。結合實際情況以及自動化控制系統合理應用變頻調速技術以避免在實際運行過程當中出現安全事故，提高工業的運行安全性。變頻調速技術在減速區段中的應用主要表現為。在調整過程當中可以通過PLC和變頻設備掌控并監督減速曲線特征，然后結合實際情況對減速時間段進行全面分析以融合安全值和數據值。除此之外，其還可以全面分析監控期間的數量，一旦發現與預定不符，就可以通過自身的安全閾值向系統中心進行記錄并發出相應警報以完成系統穿梭的全面調節。

4.3 在深度指示器中的應用

在工業電氣系統自動化的實際運行過程當中，需要通過相應的保護裝置以保證系統的運行安全和電氣系統自動化的穩定，全面分析對接路線問題會對保護器的實際運行效果造成的影響。因此，應用相應指示器時需要利用變頻調速系統進行控制和處理，通過調整各項參數的定制和自動化數據，降低故障的發生頻率。

5 結束語

現階段我國工業電氣自動化在實際應用過程當中存在諸多問題，但變頻調速技術可以有效改善工業電氣自動化控制系統的實際應用效率，在此基礎上做到能源的利用率最大化。因此，相關工作人員應該加強對于變頻調速技術的重視程度并結合實際情況對其現階段存在的缺點和薄弱環節進行全面分析并提出相應解決措施。

參考文獻

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