變頻器在電氣傳動自動控制中的應(yīng)用

劉高奇

（酒鋼（集團）宏聯(lián)自控有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

隨著科技水平的不斷提升，工業(yè)行業(yè)中已經(jīng)具有許多成熟的自動控制技術(shù)，并已廣泛應(yīng)用于自動化控制改造中。與人工機械控制相比，通過自動化技術(shù)控制電氣傳動設(shè)備，能有效提升設(shè)備的操作效率和控制精度，能避免生產(chǎn)過程中由于人為操作失誤、工作強度過大等導(dǎo)致工作人員疲勞或因外部環(huán)境影響而引發(fā)事故發(fā)生，也能夠提升工業(yè)生產(chǎn)水平和效率。因此，對電氣傳動自動控制系統(tǒng)進行升級改造已經(jīng)成為工業(yè)行業(yè)和科技人員關(guān)注的重要問題。通過在電氣傳動自動控制設(shè)備中應(yīng)用變頻器，能有效提高設(shè)備的調(diào)整和控制效率，能使關(guān)聯(lián)設(shè)備運行的穩(wěn)定性和安全性更高，也能對行業(yè)發(fā)展起到非常積極的促進作用。

1 國內(nèi)外交流變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國早在“八五”科技攻關(guān)計劃中就已經(jīng)將交流調(diào)速技術(shù)列為重點攻關(guān)項目，但由于當(dāng)時我國電子器件的總體科技水平很低，所以雖然在生產(chǎn)GTO、IGBT等器件時引入了國外的先進技術(shù)，但始終未能形成規(guī)模化的生產(chǎn)鏈條，在很大程度上影響了我國變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。在中小功率變頻技術(shù)方面，幾乎所有的國內(nèi)產(chǎn)品都采用普通的V/F控制，僅有少量樣機采用矢量控制，品種與質(zhì)量無法滿足市場的多樣化需求。但少數(shù)發(fā)達國家的中高壓變頻調(diào)速技術(shù)比較成熟且已得到了充分的推廣和應(yīng)用，在功率器件、微電子技術(shù)等方面都已取得了較好成效。所以總的來說，目前我國交流變頻調(diào)速技術(shù)水平與國際先進水平相比還存在較大差距［1］。

2 變頻器在電氣傳動自動控制中的應(yīng)用分析

2.1 變頻器在注水機驅(qū)動裝置中的應(yīng)用分析

啟動后的注水機驅(qū)動裝置通過調(diào)整閥門大小實現(xiàn)對油量流量的控制，進而對注水機的調(diào)速進行控制，而通過控制注水機集成電路板輸出電流的大小可完成對閥門大小的控制［2］。在實際操作中，操作人員主要通過調(diào)整集成電路板自振諧波的大小調(diào)節(jié)電位器的波形，使輸出的電流大小不一，通過人工控制機器轉(zhuǎn)動的速度，很容易在個人因素或外部環(huán)境的影響下出現(xiàn)電流調(diào)控把握不及時、不準(zhǔn)確的情況，使得注水機驅(qū)動裝置運行的穩(wěn)定性難以得到保障，進而影響與該裝置關(guān)聯(lián)設(shè)備運行的穩(wěn)定性，可能會造成嚴重的安全事故。同時，長期使用的集成電路也會加速元件的老化，若未能對其進行及時的檢修與更換，可能會造成電流傳遞有延時，注水機驅(qū)動裝置不能平穩(wěn)運行，不僅會增加設(shè)備的檢修成本，還會威脅關(guān)聯(lián)設(shè)備運行的安全性和穩(wěn)定性。通過在電氣設(shè)備中應(yīng)用自動化控制技術(shù)和變頻器，能利用變頻器優(yōu)化注水機驅(qū)動裝置，使其保持均勻轉(zhuǎn)速，有效提高注水機驅(qū)動裝置調(diào)速控制的穩(wěn)定性，節(jié)省檢修、更換元件的成本。通過應(yīng)用變頻器，極大程度地優(yōu)化的注水機驅(qū)動裝置的調(diào)速控制水平，使驅(qū)動裝置運行的穩(wěn)定性得到顯著提高，進而使注水機和與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備運行效率都得到提升。

2.2 變頻器在電梯運行中的應(yīng)用分析

電梯早已成為人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ娗移毡榈墓苍O(shè)施，電梯需要承受的重量和運行速率始終處于變化狀態(tài)，所以電梯在運行中對電能的需求頻率也會隨著承重和運行速率的變化而變化。為節(jié)省電梯運行中產(chǎn)生的不必要的電能損耗，可通過變頻器對拽引電動機的運行進行控制，電梯在啟動后將運行信號傳輸?shù)阶冾l器當(dāng)中，變頻器根據(jù)接收的信號驅(qū)動電梯終端運行。同時，變頻器還能作為中間設(shè)備在電梯的運行過程中發(fā)揮上傳下達的作用，結(jié)合電梯運行的實際情況對電梯的電能進行調(diào)節(jié)和控制。電梯變頻器應(yīng)用原理如圖1所示。

圖1 電梯變頻器的應(yīng)用原理

2.3 變頻器在恒壓供水系統(tǒng)上的應(yīng)用分析

用戶用水存在明顯的高峰和波谷時段，通過在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器能滿足不同時間段內(nèi)用戶不同的用水需求［3］。在恒壓供水系統(tǒng)中，由于多種條件的限制，用戶的用水量無法發(fā)生變化，供水系統(tǒng)需要根據(jù)實際情況對水量變化條件進行控制和調(diào)整，才能滿足用戶的正常用水需求。但是在為用戶供水的同時，供水系統(tǒng)中的恒定壓力會發(fā)生變化，若未能對恒定壓力進行相應(yīng)的調(diào)整就會對正常供水產(chǎn)生影響。通過在供水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器作為主要變頻控制設(shè)備，能使供水系統(tǒng)根據(jù)用戶水量的變化調(diào)整系統(tǒng)中的恒定壓力，使恒壓供水系統(tǒng)始終保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

3 變頻器在應(yīng)用中應(yīng)注意的事項

3.1 注意變頻器應(yīng)用參數(shù)的設(shè)定

在電氣傳動自動控制中應(yīng)用變頻器最大的優(yōu)點就是變頻器能根據(jù)設(shè)備的運行需求對其進行針對性地調(diào)整和控制，滿足設(shè)備運行中對工作條件變化的需求［4］。因此，在電氣設(shè)備中完成變頻器的安裝后，應(yīng)重點關(guān)注變頻器的應(yīng)用參數(shù)，根據(jù)設(shè)備需求確定的應(yīng)用參數(shù)應(yīng)能同時滿足設(shè)備和變頻器的運行需求，才能最大化發(fā)揮變頻器的應(yīng)用價值。同時，科學(xué)地確定變頻器的應(yīng)用參數(shù)還能保證電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行，使電氣設(shè)備的使用壽命得到延長。

3.2 注意變頻器的運行狀態(tài)，規(guī)避過熱故障

由于生產(chǎn)需要，部分電氣傳動自動控制設(shè)備一直處于超負荷運行或無停歇運行狀態(tài)，長期高負荷運行給電氣設(shè)備帶來很大損害［5］。因此，在變頻器應(yīng)用到電氣傳動自動控制設(shè)備中后，應(yīng)時刻關(guān)注變頻器的運行狀態(tài)，盡量避免長時間超負荷運行造成變頻器溫度過高，進而引發(fā)變頻器故障。一旦故障發(fā)生，變頻器不僅不能對關(guān)聯(lián)設(shè)備的運行進行相應(yīng)的控制和調(diào)整，還會因自身故障對其正常運行狀態(tài)產(chǎn)生影響，可能造成設(shè)備元件的損壞，既影響設(shè)備的正常作業(yè)，又增加維護檢修成本。

3.3 注意變頻器運行中的電壓變化

變頻器在運行過程中需要穩(wěn)定的電壓支持，若電壓發(fā)生變化，會直接影響變頻器對關(guān)聯(lián)設(shè)備的變頻控制質(zhì)量［6］。出現(xiàn)該種現(xiàn)象的原因可能是電源不穩(wěn)，應(yīng)及時檢查電源狀態(tài)，無論電壓處于過高或過低狀態(tài)，都會對變頻器的正常運行產(chǎn)生影響，甚至對變頻器造成損害。因此，在應(yīng)用變頻器的過程中，應(yīng)密切關(guān)注所有電源電壓的變化情況，盡量為變頻器的運行提供穩(wěn)定的電壓環(huán)境，避免因電壓變化影響變頻器的正常運行，避免對變頻器關(guān)聯(lián)設(shè)備的運行產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

隨著科技的進步和發(fā)展，變頻器在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用范圍不斷擴大。通過在工業(yè)生產(chǎn)中的電氣傳動自動控制設(shè)備上應(yīng)用變頻器，能有效提高電氣傳動自動控制設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制水平，從而使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到顯著提升，保障設(shè)備的生產(chǎn)安全，減少操作人員的工作量，使企業(yè)的經(jīng)濟效益得到進一步提升。我國自動化控制技術(shù)也通過變頻器的應(yīng)用得到了很大提升，有效彌補了電氣應(yīng)用方面的不足，對企業(yè)和行業(yè)的發(fā)展都具有非常重要的意義。