電氣傳動自動控制過程變頻器的應用

摘要：新時期下，現代科學技術高速發展，多項現代化控制技術水平得到顯著提升，其中，變頻器技術的全面應用對提升電氣傳動自動控制系統發展水平具有促進作用?；诖?，本文結合變頻器的概念和技術優勢，對變頻器在電氣傳動自動控制中的主要作用進行深入分析，并從注水機驅動裝置、電梯傳動裝置、恒壓供水系統、地鐵系統、醫療行業、電機單元模型以及電氣保護傳動裝置等方面探索電氣傳動自動控制過程中變頻器的具體應用，提出注意事項，旨在進一步提升電氣傳動自動控制技術發展水平，以供參考。

關鍵詞：電氣傳動；變頻器；應用

DOI：10.12433/zgkjtz.20232544

隨著自動控制技術的逐漸成熟，電氣傳動系統與自動控制技術的融合使用已成為工業生產的主流，然而融合后的控制技術對系統的使用效率和生產準確率有著更高的需求，這使得擁有多項技術優勢的變頻器逐漸被應用于電氣傳動自動控制系統中。

一、變頻器的概念和技術優勢

傳統的電氣傳動系統主要使用直流控制模式，以確保系統的穩定性、可靠性和噪音低的技術優勢，但隨著電氣傳動自動控制系統的出現，工業開始追求生產效率、生產水平和準確率，直流控制模式無法滿足實際需求，變頻器設備的使用逐漸成為主流技術。

變頻器設備主要利用電機轉速和電源輸入頻率存在的正比關系實現對電氣系統的調控，與直流控制模式相比，變頻器可以利用功率因數補償、變頻調速節能和軟啟動節能等工作方式實現各種生產目標。功率因數補償指的是當系統功率因素下降時，變頻器動態調整功率因素，減少電能損耗，根據環境情況動態調整系統的供電頻率，從而調整系統運行荷載，實現保護系統、延長系統使用壽命的目的；變頻調速節能和軟啟動節能指的是利用不同的變頻器技術優勢實現節省能源的目的。

變頻器設備融合了自動化、人工智能、計算機電子技術等多種現代技術，使其在自動控制方面有著較突出的特點，即使在工業生產力要求不斷提高的背景下，變頻器也能滿足生產需求。為了提高自動控制能力，變頻器以半導體為核心構件，促使各種電流信號順利完成轉變，進而增強實際控制效果。變頻器良好的自動控制技術可以幫助其完成多個行業和領域的工業生產，還能提高電氣系統的穩定性，實現無功補償和節能減排的目標。

二、變頻器在電氣傳動自動控制中的主要作用

（一）增強電氣傳動自動控制的穩定性

控制技術是各項生產、加工、維護、監測等工作良好運行的基礎，是電氣傳動系統高效運行的關鍵。然而在實際生產工作中，系統經常存在一些不穩定的因素，導致系統運行的過程中出現生產隱患和事故，變頻器設備正是減少隱患、保障系統穩定運行、推動生產工作順利開展的重要幫手。

變頻器和監測設備融合使用，實現“監管—處理”的功能。在過去，即使發現監測設備存在系統問題，技術人員也很難立刻解決，必須中斷系統運行，或等待系統工作結束后處理問題，會影響系統的穩定運轉，降低生產效率。而應用變頻器后，根據監測設備提供的數據，判斷系統處于的負荷狀態，從而動態調整運行功率，必要時補償功率，避免系統因傳動隱患而發生運行故障，由此看出變頻器可以提高電氣傳動自動控制的穩定性。

（二）提高電氣傳動自動控制的技術水平

電氣傳動自動控制技術是電氣傳動系統與自動控制技術融合形成的，隨著實際生產領域逐漸擴大，電氣傳動自動控制的技術水平也有所提高，變頻器作為電氣傳動自動控制技術的關鍵，其創新影響著技術發展水平。當前，變頻器設備在維持系統穩定運行、實時調整傳動功率、提高系統生產效率和減少資源消耗等方面具有重要作用，對電氣傳動自動控制技術的升級和優化具有明顯幫助，可以更好地滿足生產需求。

（三）實現電氣傳動自動控制的節能減排

當前，我國工業在電力領域存在著能源利用率低的問題，使得完成同樣的生產任務時，需要消耗更多的資源，為此號召節能減排和可持續發展，并作為經濟發展的基本理念之一。變頻器設備因其技術優勢，在電氣傳動自動控制過程中，通過優化電信號傳導、自動調節功率、無功補償等方式減少無效能源的浪費，且優化做功能量轉化效率，在實際生產領域中解決資源浪費的問題，推動電氣傳動自動控制模式的升級。

三、電氣傳動自動控制過程中變頻器的具體應用

（一）注水機驅動裝置

注水機驅動裝置的工作原理如下：注水機啟動后，外部能控制集成電路板的輸出電流，電流改變閥門的大小，控制油量的流量，進而控制注水機的調速。在實際操作中，注水機的電流控制主要由工作人員完成，通過改變集成電路板的自振諧波調控電流。從實際應用情況看，人工操控在準確度和及時性上難以得到精準保障，工作人員受到外部環境因素的影響，無法及時調控電流，也很難判斷是否滿足生產需求，長久下來，注水機驅動裝置的穩定性被破壞。長期使用的電路容易加速元件的老化，無法滿足裝置的準確度和及時性，例如，電流傳遞延時等，總而言之，人工操控增加了裝置的不穩定性和系統檢修成本。

將變頻器設備和自動控制技術應用到注水機驅動裝置中，保障電流控制的精準度，需要改變注水機的調速時，變頻器可以及時控制電流變化，使其保持均勻轉速，優化控制流程，減緩元件老化，節省檢修成本，提高裝置的運行效率。

（二）電梯傳動裝置

電梯在實際運行過程中主要有上升和下降兩個動作，運行的關鍵是讓電梯內的乘客感覺不到明顯的加速和減速狀態，保持穩定的運行速率，因此對于不同承重，電梯需要分配的運行功率應有所不同。如果功率分配不當，電梯處于超負荷或低負荷的狀態，使電梯傳動設備遭受高強度磨損；如果功率分配不及時，會降低電梯運行的穩定性和乘客的乘坐感。

將變頻器設備和自動控制技術應用到電梯傳動裝置中，可以明顯增強電梯負載信號的傳遞強度，提高電梯運行的靈活度、穩定性和安全性。當電梯承重不斷變化時，自動控制裝置迅速將信號傳輸至變頻器，再由變頻器選擇調整合適的功率，最后形成記憶，以此優化電梯控制模式。

（三）恒壓供水系統

恒壓供水系統是用戶順利用水的關鍵裝置，在實際用戶供水時，供水系統設定的壓力會隨著供水時間段、用戶用水量和其他多種條件限制的變化而變化，例如，在用水高峰時段，系統要根據水量的增多而上調壓力。如果只依靠工作人員手動調節，會增加正常供水的壓力，而依靠變頻器設備自動調節，可以滿足不同時段用戶的用水需求，使供水系統實時調整恒定壓力，保持穩定運行。

（四）地鐵系統

地鐵系統中涉及實時變化、精準調控的裝置包括空調機組、回排風機和熱排風機等?？照{機組主要涉及地鐵車廂溫度的變化，變頻器設備根據地鐵車廂乘客人數、地鐵內外部環境溫度控制空調機組動態調整出風溫度和力度，為乘客帶來優質的體驗感，減少能源消耗?；嘏棚L機和熱排風機主要涉及地鐵系統的熱載變化，由多個微型計算機組成的變頻器可以實時監控地鐵各種設備的工作情況，分析用電、能耗、負載等數據，將當前數據分析后，地鐵的環控系統能夠自動化調控，決定增加或減少電網功率因數、是否變更設備的控制流程等，這種自動化調控方式能夠有效減少地鐵設備的故障率，減少系統的能源消耗。

（五）醫療行業

隨著醫療行業的不斷創新發展，尤其是智慧醫療的出現，醫院對自動化設備的需求越來越多，所以變頻器設備逐步應用于醫療領域，例如，智慧醫療送藥、發藥和領藥的相關系統，發藥機作為一種電氣傳動系統，主要進行藥物識別、快速分揀和高效發放等工作，用于門診、急診藥房高頻次、大批量的藥品存儲與發放，再配合智慧醫療的HIS系統，將處方信息發藥機有機結合，實現從醫生開藥到患者領藥的自動化一體式服務。變頻器設備技術主要用于檢測當前發藥機的運行功率，當發藥機接到大量單子時，變頻器設備可以動態提升供電功率，提高系統揀藥和發藥的效率，幫助實現盒裝、瓶裝等規則藥品和其他不規則藥品的快速發放，提高工作效率。

（六）電機單元模型

電機單元模型是電氣傳動自動控制系統的主要組成之一，用于實現對電機參數、電壓電流參數、設備穩定運行時各項參數的準確判斷，將變頻器設備應用在電機單元模型中，增加模型的智能性，確保在各種運行條件下選擇合適的功率。當電機單元模型處于流體負載時，例如，工業風機組，變頻器設備根據作業環境中的粉塵狀況，降低風機組的能源消耗，保證生產作業環境安全；又如，工業水泵，變頻器設備可以提高水泵調控的靈活性，自動完成水泵的速度變化、啟動、停止等操作控制，從而提升水泵機組的應用效果。

（七）電氣保護傳動裝置

電氣保護傳動裝置是電氣傳動系統的重要組成部分之一，也是變頻器設備應用的主要方向，主要負責識別危險信號和提供預警等工作，保障電氣傳動系統的安全。變頻器設備主要用于采集電氣保護傳動裝置的脈沖信號，用于防止電氣保護傳動裝置失效，當變頻器發現脈沖信號長時間未發生明顯變化時，可以自動分析電氣保護傳動裝置是否處于非正常運行狀態，向工作人員提供相關信息進行檢查和維修。例如，在石油鉆井中，電氣傳動自動控制系統存在頻繁開啟和關閉的故障，導致電氣保護傳動裝置無法連續工作，影響鉆井作業的正常進行，應用變頻器后，在電氣傳動自動控制系統未發生故障前的信息收集作用能幫助電氣保護傳動裝置實現預警功能，自動調節系統運行速度，提高鉆井機電設備的穩定性。

四、變頻器在應用中的注意事項

（一）參數設定

變頻器能根據電氣傳動系統的運行情況、所處環境、實際需求進行針對性的參數調整，因此變頻器的參數設定應滿足電氣傳動系統的運行需求。當電氣傳動系統安裝完畢變頻器后，應考慮系統的各項運行參數以及極端環境下設置參數的情況，關注變頻器的應用參數，將變頻器的應用參數調整至全面覆蓋系統極端參數的范圍，以此發揮變頻器的作用。此外，科學調整變頻器的參數，讓處于中間的應用參數滿足電氣設備的穩定運行，有利于參數調整時的可視性，延長電氣設備的使用壽命。

（二）運行狀態

在實際工業生產過程中，會出現電氣傳動系統滿負荷、超負荷或無限制運行的情況，縮短使用壽命，增加各個元件的故障隱患。對于變頻器而言，超負荷運轉也會使變頻器溫度過高，繼而出現故障，作為電氣傳動自動控制系統的核心技術裝置，無法控制系統，影響元件的監測和調控工作，延誤正常生產，增加維修成本，需要時常檢查變頻器運行狀態。

（三）電壓變化

電氣傳動系統穩定運行需要穩定的電壓支撐，尤其是其中的變頻器設備對電壓尤為敏感，電壓的變化會影響變頻器對系統的控制質量。出現電壓不穩的原因是電源不穩，工作人員需要密切關注電源情況，做好及時干預，盡量為變頻器提供穩定的電壓環境，確保變頻器的高效運作，為工業生產的順利進行提供保障。

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作者簡介：劉瑞龍（1981），男，廣西壯族自治區桂林市人，中級職稱，本科，主要研究方向為電力系統自動化。