電氣自動化控制中變頻調速技術的有效運用探究

袁光輝

摘 要：在電氣自動化控制中，變頻調速技術擁有調速性能好，功率因數高，節能效果明顯等特點，該技術的正確應用滿足了工業電氣自動化控制的需求。事實證明該技術在各項生產活動中的運用取得不錯的效果，為更多的工業生產節省更多的人力資源，提高生產效率。本文圍繞電氣自動化控制中變頻調速技術的有效運用進行了分析。

關鍵詞：電氣自動化控制；變頻調速技術

隨著電氣自動化控制技術的日益發展成熟，該技術已成為工業領域中的核心技術之一。電氣自動化控制涉及廣泛，包括信息技術、互聯網技術、計算機技術、機電技術等多個學科領域。由于電氣自動化控制的核心目標在于實現電氣設施能夠自動化運轉，因此要更好的將工業電氣自動化控制和變頻調速技術結合起來，并且在變頻技術實現電氣自動化節能的時候，還要根據具體的運行情況進行相應的變頻調節技術的開發和利用，進而使得電氣自動化控制系統的實際工作效率得到提升，促進工業電氣自動化的真正實現。

一、變頻調速技術簡介

（一）基本原理

變頻調速技術的原理是電機轉速與工作電源的輸入頻率成正比來實現的，在電機控制過程中，改變電機工作電源的頻率就可以改變電機的轉速，變頻器就是基于以上原理開發設計的。該技術初始于20世紀70年代初，國外學者提出了相關的控制理論，對于交流電動機的耦合問題，用該理論解耦成功，并且，根據直流條件下的調速原理進行矢量的變換，明顯的提高了交流調速的能力。在這個理論提出后，相關學者對其進行了完善，一個德國的學者在研究電壓逆變器時，對于轉子磁力鏈和定子磁力鏈進行了角度控制，可以成功控制兩鏈之間的夾角，從而在控制電動機轉矩時可以實現對其轉矩的直接控制。變頻調速技術效果比直流調速好，在可靠性方面，該技術性能也在日益提高，已經大范圍的使用在工業電氣自動化、計算機控制、工業系統中，并且實用性更強。

（二）技術特征

首先，變頻調速技術具有造價低廉、生產效率較高的特點，如今的變頻調速器所使用的所有零部件大都采用生產效率較高的工藝制造而成，例如低K制造工藝等，新型生產技術的引入能夠在更短的時間內完成設備生產，同時降低了其原有的生產成本；其次，為更好的滿足不同工業領域需求，變頻調速器實現了生產過程中的通用性，避免了不同地區、不同領域必須使用不同型號變頻設備的繁瑣，同時提高了變頻調速技術的可推廣性；最后，目前市面上較為常見的幾類變頻調速器性能仍處于逐步優化之中，以獨立式變頻調速器為例，其可以實現整流單元與逆變單元的一體化安置，大大提升了設備使用的便捷性，因而也得到了工業電氣自動化控制領域的廣泛認可。

二、電氣自動化控制中變頻調速技術的有效運用

（一）自適應電機模型模塊的應用

變頻調速對電機的自動化適應也即自適應電動機模型單元，在實際使用過程中，自適應電動機模型單元能夠對電動機的實時輸入電流（Ii）及實時輸入電壓（Ui）進行監測，所獲得的數值可用來確定相應電動機的設備參數。這些參數的獲得對于后期的轉矩控制發揮著十分重要的作用，通常情況下，變頻調速器能夠與其所控制的電動機實現直接關聯，從而實施轉矩控制。除此之外，還可通過工業電動機的運行過程中不同的精度采取相應的控制措施，并依據具體情況實施轉速調節。

（二）脈沖優化選擇器的運用

運用過程中，多采用的是CycloneIIEP2C5Q208C8芯片對信息加以處理，并對OFDM調制信號源進行設計，對五大模塊所構成的電路進行編寫，以便實現各自對應的功能，如星座映射、緩沖模塊、FFT、D/A、插入循環前綴等功能。對此類模塊功能加以驗證時，需要利用OFDM信號源，對驗證加以仿真。最后，需要OFDM信號源進行設計，如軟件仿真、驗證FPGA硬件等。應注意的是，電解電容器容量離散性極強，可能造成承受電壓不相等等一系列問題，通常采用在電容旁分別并聯阻值相同的均壓電阻的方法來解決。此外，為避免整流電路被燒毀，還需要對浪涌電流進行抑制，以保證電路運行過程的可靠性。

（三）轉矩與磁通比較器的作用

轉矩與磁通比較器的主要作用是將反饋信號與參考信號進行周期性對比，并在此之后通過滯環調節器將轉矩或者磁場狀態輸出，輸出的信號中可以分析得到轉矩的實時狀態與磁場的實時狀態，為后續采取何種方式控制提供數據參考。

三、電氣自動化控制中變頻調速技術運用實例

本文結合變頻調速技術在數控機床節能改造中的應用實例進行分析。由于傳統數控機床所需消耗的電能很多，不利于實現節能減耗，導致企業電能消耗開支巨大，而且造成了不必要的能源浪費。為了提高企業的經濟效益，數控機床操作人員通常采用的是工頻運行方式，雖然取得了一定效果，但也存在諸多問題，如齒輪主軸速度可選范圍大，齒輪變速式主軸有30段速度可供選擇，尤其是恒線速度因而難以實現精細化控制。借助于變頻調速技術，避免了傳統工頻技術存在的問題，重點針對數控機床結構、功能加以改造，優化機床結構，節約了所需要的金屬材料，簡化了操作，降低了機械損耗程度與維修次數，進一步拓展了數控機床的控制范圍，提高了控制精度和效率。

四、結語

總而言之，變頻調速技術在工業及其他領域電氣自動化控制中具有越來越廣泛的應用。借助于變頻調速技術，可以有效提高電氣自動化控制效果及質量，提高電氣自動化控制的精度，與此同時，還有效精簡了控制結構，實現了節能減耗的目的。

參考文獻：

[1]翟昱明.變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的運用探究[J].信息系統工程，2014，03：83.

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