電氣自動化控制技術中變頻調速技術的運用

趙 剛

（河南省駐馬店市豫龍同力水泥有限公司，河南駐馬店 463200）

0 引言

受多種因素的制約，傳統的工業電氣控制系統存在浪費資源、破壞環境等不足。隨著自動化技術的快速發展，電氣自動化技術在電氣工程廣泛運用。變頻調速技術源于工業電氣自動化控制技術，是科技時代的重要產物。合理運用變頻調速技術，一方面可以促進生產效率的顯著提升，降低電機能耗，另一方面可以減少財力物力的投入，促進企業經濟效益和社會效益的雙贏，助力國家經濟和工業自動化的穩健發展。

1 變頻調速技術的概念和特征

1.1 變頻調速技術的概念

變頻調速技術工作原理主要是依托對電機頻率的調節，對電機的轉速進行改變，達到運轉生產的目的。基于電氣自動化控制技術中的變頻調速技術，其表示公式為n=60f（1-s）/p。其中，n 為轉速，f 為供電頻率，s 為較差率，p 為電動機極對數。在實際應用過程中，僅需要通過對變量的控制，便可以實現自動化及能源控制[1]。在電氣自動化控制中，合理、有效的運用變頻調速技術能進一步解決點擊耦合的問題，保障工業設備生產或管控有條不紊地進行，提高生產效率。

1.2 變頻調速的相關特征

當前大多數變頻調速器件主要是為了低成本或保障工業生產效率，變頻調速器件主要是在TSMC 90 nm 的基礎上，選擇300 nm 的晶圓。器件在硅區的選用上以最小化為主，追本溯源，主要是其器件可以通過發揮單個芯片實現對復雜數字化系統的支持，所以變頻調速器成本較低[2]。由于不同工程的差異性，因此其對變頻器的使用要求也不同，當前市場上通用的變頻器硬件結構具體分為獨立式變頻器、帶能量回饋單元和公共直流母線式的變頻器。在實際應用場景下，獨立式變頻器主要依托逆變單元與整流單元的整合來實現其功能，通常情況下它可以作用于一臺電機，主要應用于一般工業負載領域。從內部原理來分析，主要利用JTAG 及AS 配置法，即其內部所采用的電路模塊需要同時滿足JTAG 及AS 兩種方式，應用芯片以EPCS1 為主。

2 變頻調速技術在電氣自動化控制中的作用

2.1 有助于電氣設備的安全運行

在工業生產中電氣設備的安全運行至關重要，但受多種因素的制約，電氣設備在運行期間存在多種不可控因素，如果不加強管控則會埋下諸多安全隱患。為確保電氣設備的安全運行，在工業生產中要合理運用電氣自動化控制設備，依托自動化設備實時監控其運行狀態。在電氣自動化控制技術體系中，變頻調速技術占據舉足輕重的地位，它可以針對性地分析或調整設備運行狀況，監控或管理設備運行狀態，保障電氣設備的安全運行[3]。

2.2 有助于提升電氣自動化控制效果

通過不斷優化或改變頻調速技術，可以促進電氣自動化控制水平的提升和相關技術的發展。在信息技術高速發展的同時，變頻調速技術也在不斷發展，相關工作人員可以遵循變頻調速技術功能，全方位地分析或動態化管控設備的運行狀態，在第一時間了解問題，并采取針對性的措施解決問題，最大限度保障設備安全運行，規避資源浪費，達到節能減排的目的。

2.3 有助于達到全面調控的目的

變頻技術的特點是能改變電源頻率，優化調整控制電機轉速問題，從電氣自動化控制的角度來分析，變速調速、調頻技術的合理運用，有助于確保電氣設備的平穩、持續工作。當前，節能變頻器作為一種變頻調速技術在自動化控制中已經得到了廣泛運用，主要是因為其能夠進一步實現自動化調速功能，全面調控電機。操作人員可以嚴格遵循變頻調速技術功能，對目標進行實時監控，準確調節電流大小，規避具體操作過程中的安全隱患。

3 電氣自動化控制中變頻調速技術的應用

3.1 小標題是脈沖優化選擇器

技術設計是實現其功能的關鍵環節，也是保證自動化控制技術應用的基礎。為此，在設計中應優先選擇控制芯片，并設定信號源（OFDM，即Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用技術），對與之關聯的電路模塊進行功能編寫，包括FFT（Fast Fourier Transform，快速傅立葉變換）、星座映射、緩沖模塊、D/A（Digital to Analog，數模）轉換、插入循環前綴等，以保證各模塊之間的銜接與功能實現。其中，尤其要關注信號源的設定，仿真試驗中應采取倒序的方式進行，先完成各模塊組合，再進行信號源（OFDM）設置，以確保設計的可靠性。在運用過程中難免會出現整流電路燒毀的情況，為降低此類事件的發生，可以依托變頻調速技術中的抑制措施來抑制電路中的浪涌電流，以確保整個電路的穩定可靠運行。

3.2 自適應電動機模型

其功能主要就是根據電機電流檢測結果和輸入電壓的對比，對電機的自動識別參數進行明確。在轉矩控制中，自適應電機模型是非常重要的一個分支，同時也是最為關鍵的一個單元。自適應電機模型由于自身優勢顯著，可以廣泛運用于諸多工業生產場所中，通過合理控制模型的轉速來發揮自身的優勢。通常情況下，自適應電動機模型的控制轉速在0.5%，適用于閉環轉速中。在工業電氣控制中自適應電動機模型是至關重要的，原因主要是因為在工業生產中電氣化占據著主導地位，對自適應電機模型的合理運用有助于夯實工業生產運行的基礎。

3.3 深度指示器

深度指示器是電氣自動控制系統中不可或缺的部分，它可以科學識別電氣設備運轉中存在的問題，并采取針對性的措施處理故障，保障電氣系統設備的安全運行。如果電氣設備在具體的運行過程中存在問題，則會大大增加系統運行的危險性。

在深度指示器中合理運用變頻調速技術，可以有效讀取或分析深度指示器設備當中數據信息，同時還能對編碼器中脈沖信號采集情況進行識別，采取針對性地措施處理問題，并充分利用自動化技術對其問題進行處理。在這一過程中如果遇到重大故障問題，則需要及時將問題傳輸到指定系統內，讓上級工作人員進行解決處理。

3.4 優化脈沖選擇器

針對脈沖選擇器所收集的信息數據，應給予及時的分析與處理，同時以其為基礎數據進行OFDM 信號設備的調節與優化，以實現數據信號接收的準確性與及時性；注重對結構模塊電路的編寫與改進，保持各模塊間的銜接與功能的完整性，促進其性能地發揮。但受制于變頻調速技術問題，在實際應用環節會存在不確定因素，導致電解電容器容量離散問題產生，從而使電壓傳輸出現不穩定現象，因此需要采取科學方式，確保電壓值平衡及電阻控制，以保持設備運行的穩定性。運用變頻調速技術主要是因為在有效確保整個系統的穩定運行，通常還會抑制浪涌電流，這樣就能最大限度地確保電路的穩定運行，防止電路被燒壞。

3.5 設備安全保障措施

（1）主線、配線隔離運行措施。主要是在兩者之間提升獨立運行能力且產生隔離效應，以此降低變頻調速器受電磁感應的影響系數。

（2）遮光措施。即針對設備的應用場景，采取遮光棚減少曝光強度，以減少其對設備使用的影響。

（3）橡膠減振措施。主要依靠在設備底部增加橡膠墊的方式，使設備運轉中降低振動性，從而減少振動對變頻調速器性能及精度的影響。

由于受到多種外界因素的干擾，在變頻調速裝置運行中難免會出現各種問題，因此需要根據設備具體情況采取相應的安全保障措施。

3.6 等速區間的超速控制保護

當前電機拉動設備在工業電氣企業中的運用較為廣泛，電機拉動設備在等速區間運行，最大限度地利用電機變頻調速技術，基于超速運行或是電機拉動過載力較大的情況下第一時間發生預警，有效保護等速區間的超速控制。為實現等速區間的超速控制保護，在設備運行過程中要求設置以下兩個控制保護：一是速度控制不能超過10%，二是在正常運行過程中速度要保持系統的穩定性。

3.7 電氣設備節能降耗

電氣設備應用中往往存在高能耗、高負荷、低產出等問題，嚴重影響生產的效率與安全性，并且會增加產品成本，甚至造成環境影響。因此，變頻調速器的應用必須要結合企業的生產實際，加強對設備設計與運行參數的設置，以保證設備運行中對頻率的有效控制，達到良好的負荷與狀態。總之，既要發揮變頻調速器的技術優勢，又要保障電氣設備在生產環節中的效率，使之設計數據與預期數據保持一致。

4 結束語

綜上所述，作為一項節能技術，合理有效地運用變頻調速技術有助于改善電氣自動化控制技術的效果，助力工業生產技術的發展，為全面提升我國工業生產能力提供強大的內在驅動力。因此，相關人員要認識到變頻調速技術的優勢，嚴格根據其原則或要求，統一規劃和科學部署變頻調速技術的應用內容，從整體上提高電氣自動化設備的控制精度或運行質量，促進我國工業的穩健、長遠發展。