變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的運用解析

劉利中

摘 要：在我國工業生產中合理控制電氣自動化之中的變頻調速技術，對于我國工業發展至關重要，因此應用變頻調速技術在工業中廣泛運用，在電機運行中應用其主要目的在于對能源的消耗有所降低，利用變頻調速技術在電機上應用可以快速的轉化電機的工作情況，使得電氣自動化得到有效的控制，不僅適應我國節能減排的新形勢，還可以有效促進工業電氣自動化中的變頻調速器得到全面發展。

關鍵詞：變頻調速技術；工業電氣；自動化控制；運用探究

1 變頻調速技術的內涵

變頻控制技術主要集中在20世紀下旬，著名的德國學者提出的矢量控制理論，工業交流電機解耦模擬直流調速的原理，它的矢量變換，使交流調速性能達到直流調速技術的速度，在上世紀80年代，有一個德國學者提出的轉矩控制理論，在矢量控制來降低相對繁瑣的坐標進行合理的改造。這種方法的原理是根據逆變器的電壓在工作中，對轉子磁鏈和定子磁鏈之間進行有效的控制，從而對電機轉矩進行控制。這種控制方法使用起來比較方便，操作也比較簡單，對電機模型參數的要求也不是很高。由于頻率控制的出現，其自身的特點和性能，決定了它比直流調速電機效果更好，通過增加頻率控制的穩定性，在工業自動化領域中應用較為廣泛的使用，同時具有實用性比較強，更適合長期發展科學技術，因此，頻率控制將取代DC速度是科學技術發展的必然。

2 變頻調速在工業電氣自動化控制中的應用

2.1 在電機單元模型中的應用

變頻調速在電機單元模型中的應用主要表現在以下幾個方面：（1）變頻調速系統能夠根據電動機的電壓與電流情況做出合理的判斷，并通過數據采集的方式檢測出自動化裝置運行的基本參數。（2）變頻調速系統會將數據第一時間報送到客戶終端，并根據電流量進行規劃，通過電機中磁體與軸承的轉換方向來對應數值進行反饋，并設定調頻的時間和速率。（3）在變頻器的選擇上，我們通常會以芯片功能的考察為主。結構優異的變頻器能夠根據系統中的傳感信號對數據進行編碼，并將每一部分與相應的電路模塊相對應。（4）如果電機中出現電阻并聯的情況，變頻器可以將離散的部分集合起來，并對客戶終端的數據傳送結果進行分析，以體現阻值的均等性，達到節能的具體要求。

2.2 變頻技術在電機組系統的應用

變頻器技術在電機組技能系統中的應用主要包括以下幾個方面：（1）系統能夠根據聯動裝置的工作情況對整體線路進行布局。在電機數量較少的情況下，變頻機可以與驅動裝置聯合，并對較高的電壓進行調節，避免高負荷的現象發生。（2）在電路的配制方面，變頻系統內部也可以參照標準的數據劃分運行模塊，并將每個獨立的部分都集中到一個平臺上，以主電路作為電網的調控系統，采取電壓逆變的方式來傳遞能量。調頻器與自動化系統的結合能夠使電力參數在客戶終端顯示出來，并體現結構的靈活性調整。在用電高峰期，系統也能夠根據設備的運動頻率來達到模式切換的目的，并啟動檢測中心的仿真保護模式。

2.3 變頻調速技術在工業節能方面的應用

變頻調速技術在工業節能方面的效果非常顯著。首先，在電機自動化系統啟動時，變頻感應器會將設備內所累積的緩沖脈波予以發布，并進入工作狀態。如果超過了變頻器中所限定的數值，客戶終端會立即發出警示，并針對系統中所顯示的結果來重新設定信號，實現速度的安全調控。最重要的是，變頻器可以在電力系統中設定節點，以繼電器作為控制中心，對電壓回路進行規劃。如果電壓或電流超出了標準額定值的20%，則說明自動化系統的啟動速率過高，出現了不必要的耗能情況。而變頻器系統中的預警中心會進行警報，指示燈也將由綠色變為紅色，提示工作人員進行重置。

2.4 變頻器在自動化控制中的應用結果

經過變頻器中數據的收集和電壓的均衡制定規劃，電動自動化的工作效率得到了提升。首先，在同樣的能量消耗下，變頻器技術的融入會使電動機啟動更加快速，并有大于一般的電能儲存在自動化設備中。但在傳統的自動化機械運行中，還會出現能量負化的現象。其次，傳統自動化驅動中心主要依靠電壓的設定來完成，容易出現啟動器失效等情況，消耗大量的電能。而變頻系統的融入則可以規避這種情況，在制定電氣參數標準的基礎上對電力的流轉過程進行監督。

3 變頻調速在工業電氣自動化控制中的具體案例分析

3.1 變頻調速器的應用環境

變頻調速系統的靈活性非常高。它能夠根據電源運動頻率進行調節，并在數據集合的基礎上規劃電機參數。如果電機設備的轉動頻率過高，系統內部會將信息反饋到監督平臺中，并依照相應的指令進行調動，以達到靈活控制的目的。假定變頻調速器的狀態良好，其工作速度可達20ms，精度可達閉環轉動率的95%。同時，自動化與變頻系統相結合可以實現電能的優化。自動化驅動中心主要依靠電壓的設定來完成，容易出現啟動器失效等情況，消耗大量的電能。而變頻系統的融入則可以規避這種情況，在制定電氣參數標準的基礎上對電力的流轉過程進行監督。

3.2 具體應用案例

在電動機的整體規劃過程中，設計者對調頻器中的轉矩比較器和磁通比較器進行完善。首先，根據兩類比較器作用的不同設定參考數值。一般情況下，轉矩比較器的轉動時間為每次0.05s，磁通比較器的轉動速度為0.02s/次。每個磁通感應器在一個節點處會出現一定的滯留時間。如果在電源接通的瞬間變頻器的塑速率加快，則說明其電容和電池容量在限定的范圍內，沒有出現大幅度變化的情況。反之，則說明變頻器的磁通感應中心的信息不靈敏。工作人員將變頻器在自動化電動機中進行使用，并根據其中的引腳位置進行連接，得出以下結果：大容量變頻器在電源啟動時進行能量收集，其中80%的數據在服務終端會得到回饋，20%的電能則會消耗出去。電網將這部分能量儲存起來，并選擇一個單元進行電阻制動。變頻調速技術的融入能夠將耗能量較大的設備進行改進，并根據具體的情況做出合理有效的規劃，實現節能的目的。

3.3 變頻器在自動化控制中的應用結果

經過變頻器中數據的收集和電壓的均衡制定規劃，電動自動化的工作效率得到了提升。首先，在同樣的能量消耗下，變頻器技術的融入會使電動機啟動更加快速，并有大于一般的電能儲存在自動化設備中。但在傳統的自動化機械運行中，還會出現能量負化的現象。其次，傳統自動化驅動中心主要依靠電壓的設定來完成，容易出現啟動器失效等情況，消耗大量的電能。而變頻系統的融入則可以規避這種情況，在制定電氣參數標準的基礎上對電力的流轉過程進行監督。最后，在電阻數值相同的電容器中，變頻自動化裝備的信號檢測速度要比傳統的自動控制技術高，平均每秒多出500條信息左右，具備了極高的靈敏性。因此，使用時可以通過輸出功率的控制來達到電動機同步轉動的目的，實現再生能源的存儲，為能源的節約創造有利條件。

4 結束語

總而言之，變頻調速技術是一項新技術，應用變頻調速技術降低生產能耗，保證生產的安全和質量，滿足電氣自動化和控制的需要，給企業帶來經濟效益。在未來的調速器的設計，應該從實際出發，根據生產要求不斷提高的功能，如果有必要，需要不斷創新，在創新產品的改進，使其在工業電氣自動化的應用不僅可以減少工業電氣自動化系統能耗的變頻器，但還可以有效地改善生產工藝條件，創造更多的便利條件，適應科學技術飛速發展的形勢。

參考文獻：

[1] 張靜宇.變頻器調速技術在風機系統節能中的應用[J].山東工業技術，2016（1）：65+217.

[2] 于良.對變頻器工作技術原理及運用的研究[J].電子制作，2016（9）：64+66.

[3] 鄭昭.淺談變頻調節技術在煤礦生產中的應用[J].低碳世界，2016（25）：78～79.