工業電氣自動化控制中變頻調速技術的整合應用分析

運廣超

【摘 ?要】工業在我國的經濟結構當中仍然扮演著發動機的角色，對于國民經濟的發展起到了巨大的作用。在工業生產過程當中，提高效率、減少成本一直是我國經濟發展當中亙古不變的話題，也是一直以來我國工業發展的目標，圍繞此目標需要不斷的進行技術的創新和管理模式的升級，所以變頻調速技術應運而生。該技術能夠最大限度的提高工業生產效率，而且能夠相應的降低成本，但是在當前的變頻調速技術實際應用過程當中，還存在一些問題。本文則據此展開分析。

【關鍵詞】工業;電氣自動化;變頻調速技術;應用

引言

變頻調速技術，簡單來說就是運用矢量控制理論，進行矢量變換。根據逆變器的電壓，在電機的轉動過程當中對電子磁點和轉子磁點進行有效的控制，進而控制電機的轉矩，能夠增加電機的穩定性和頻率。這種方法操作簡單，使用方便，對電機的要求標準也非常低，應用前景極為廣闊。所以，應用變頻調速技術不僅僅是技術不斷創新的結果，更是工業發展的必然要求和趨勢。

1變頻調速技術的優勢和劣勢分析

1.1變頻調速技術的優勢

第一，變頻調速技術的電機啟動沖擊比較小，一般來說大功率電動機在啟動的一瞬間會產生非常大的電流。這種電流不僅僅會影響電機的使用壽命，還會對電網形成巨大的沖擊，有可能會導致整體電源穩定性受到突然的波動的沖擊，影響在該電網中的其他設備正常工作。變頻調速技術則能夠很好的解決這個問題。在電機剛剛啟動時，減小電源的頻率，經過一個緩沖期之后，再將電源頻率調高，形成一個緩慢上升的過度階段，也就能有效的保護電源和電機。第二就是有效解決電能。一般來說，變頻調速技術的應用能夠依據各個時段的電機需求對電機的運行轉速進行調控。這就保證了電機的能源消耗能夠根據需求來調整，能夠有效的節約電力資源成本。第三，電機調速性能相對較好。總體來說變頻調速技術具有調速范圍非常廣、調速過程平緩、調速動態反應非常快的特點，非常適合各種功率的電機以及各種場合的調速。包括提升機、生活水泵、電動汽車、消防泵等對于調速的精度和速度要求都比較高的設施和場合。第四就是電源的適應性非常強。變頻調速技術的適應電壓能夠在5%到10%的變動范圍內運行。一旦出現電網的電壓驟降情況，也不會在短時間內出現跳閘的現象，變頻器能夠在5個運行周期當中進行正常運行。

1.2變頻調速技術的劣勢

第一個就是設備的投入成本比較高。這也是很多高新技術應用的普遍缺點。一般來說，變頻調速技術當中應用到的一些組件和技術都非常難以生產和制作。比如IGBT模塊，這種功率器件成本高而且抗壓能力非常有限，難以在10千瓦等級的高壓狀態下正常工作。這種情況下，如果想要進行大容量，高電壓的變頻調速，就應該借助變壓器的幫助，對電源進行降壓和升壓的調控，這樣才能夠保證正常運行。第二個缺點就是變頻調速技術極有可能會產生諧波。因為變頻調速器采用的普通移相整流技術，會產生波形畸變。當然，該缺點也能夠進行一定的彌補，就是在變頻器內部進行輸入輸出濾波器的設置，對于產生的諧波進行一個過濾和消除。

2變頻調速技術的核心技術

第一，矢量控制技術。矢量控制技術的基本原理就是基于轉子磁場定向作用，采用矢量變換的方法解藕定子電流的轉取分量和激勵分量。這種設備的主要優勢就是能夠非常便捷快速的實現對于電流和交流電動機磁通量的分別控制，這種分別控制能夠大幅度的提高電機的性能。第二種是數字控制技術。數字控制技術是變頻調速技術的未來趨勢。因為數字控制技術的控制精度極高、運算速度也非常快。對于電動驅動的效率和性能有極大的提升。而且在提升當中并沒有增加運行的噪音和一些其他故障。除此之外，數字控制技術的變頻器擁有很小的體積，不會占用過多的空間和位置。相比于傳統的矢量控制來說有非常明顯的優勢。第三就是直接轉矩控制技術。這種技術和矢量控制技術相比來說，性能得到了大幅度的提升，該技術采用的原理是電子磁場定向，能夠直接實現電機的磁通量和轉距優化，不需要進行一些電流和轉矩分量的解藕。

3變頻調速技術在工業電氣自動化控制當中的實際應用

3.1應用到工業電器行業的自動控制當中

常規電器行業的自動化控制工作中，需要投入很多的資源。在工作時，工作人員和機器設備需要在現場進行協調和組合，但是實際情況是協調和組合的作用和效果并不好，導致了現場的工作秩序異常混亂，并且各種聲音非常嘈雜。除此之外，電氣行業的自動化控制工作中，會涉及到非常多復雜的儀器和設備，各種儀器和設備會產生各種各樣的電磁波，這種電磁波的交叉和重疊會導致一系列故障。有時不僅僅會對本身產生影響，還會對其他機器造成很大的影響。所以將變頻調速技術應用其中，不僅僅能夠保證整體的自動化控制系統有序工作和運行，減少人工的參與，還能夠大幅度的降低電磁波和噪音，保障系統的平穩運行，使得各個部分和設備都能夠安全的工作。

3.2應用到電氣自動化控制的相關發電系統當中

要想實現工業電器自動化系統的運行，必須有強大的能源支持。在這種情況下，如果過于依賴外界的能源提供，對于一系列相關資源的浪費是極為巨大的，而且對于企業的整體發展也會造成資金上的問題和困擾。另外，由于大部分電器自動化控制系統都有匹配的發電系統，而且這種發電系統的運行非常復雜，實際工作起來出現的問題很多。比如，一旦電流的運輸位置發生誤差，很可能會出現電流事故。如果能夠將變頻調控技術應用到其中，便民調控系統能夠對發電系統進行電流和電壓的電控，根據需求、機器的承載能力，以及實際情況進行針對性的調控。這樣就能夠實現對于各種資源有一個科學合理的安排，也能夠盡可能的發揮出自動化控制技術的作用。

3.3變頻調速技術的實力應用

在實際的工程應用當中，將變頻調試技術進行應用。主要研究在改造數控機床節能效果的工程當中，使用變頻技術的效果。第一，該數控機床在項目改造之前，驅動率為50千瓦，機床的速度是16000轉每分鐘。傳統的數控機床工程項目需要消耗非常多的電力能源，所以企業為了解決能源問題，盡可能的提高效益，都會采用工頻運行方式，該運行方式在一定程度上確實能夠節約一定的成本，但是在其他方面比如效率上卻存在諸多不足，所以應用變頻調速技術，完全能夠再不出現其他問題的基礎上，實現成本的降低和效益的提高。第二，傳統的數控機床工程中的橫線速度設計方案存在許多不足，也會出現很多故障，甚至需要對離合器進行經常性的檢修，這會形成巨大的檢修和維護成本，還會降低生產效率。第三，對直流型主軸進行無極調速需要非常復雜的維護和檢修工作，而且最高轉速的狀態也會受到各種各樣因素的影響，很難產生滿意的效果，而如果應用變頻調速技術，則能夠大大提高工作效率，改善效果。

結束語

綜上所述，應用變頻調速技術能夠極大的提升工業產品生產的效率，而且不僅僅是單純的提升效率，在提升效率的同時并沒有造成資源消耗的增加和成本支出的上升。但是在目前還存在一些應用問題，所以相關技術人員應該繼續加強對變頻調速技術的研究，從而全方位提升工業產品生產能力。

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（作者單位：沈陽遠大智能高科機器人有限公司）