工業電氣自動化控制中變頻調速技術的應用分析

張雪松

【摘 要】現階段，隨著社會的發展，我國的工業化的發展也有了很大的提高。不斷增長的物質需求要求社會生產力也快速的增長，由此，自動化技術便應運而生，并隨著技術的成熟逐漸運用到各個領域。在工業電氣自動化控制中變頻調速技術中的應用就是其中一個典型的例子。變頻調速技術在實際的應用過程中既可以起到節約資源的作用，又能使生產效率得到飛速提高，將其運用于工業電氣自動化控制中可以說是工業發展的一大福音。本文主要研究分析變頻調速技術在工業電氣自動化控制中實踐運用的意義及具體應用方面。

【關鍵詞】工業電氣自動化控制；變頻調速技術；應用分析

引言

將變頻調速技術應用在工業電氣自動化控制領域中，不僅能夠促使企業獲取良好的經濟效益，而且一定程度上還能有效的節約資源。基于此，本文將著重對變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用展開深入的探究，希望能不斷的促使今后我國的工業電氣化行業邁向穩定的發展道路。

1變頻器的性能與節能作用

在我國節能的應用方面，變頻器成為很重要的節能自動化設備，得到迅速的發展與大范圍的應用，如：電力行業、建材行業、石油行業、造紙行業、食品飲料行業等。在公共的設施中，也應用變頻器。變頻器生產之初是在對速度進行調控方面來發揮作用的，我國目前將這種調節速度的功能應用在節能的功能上，并且取得了一些成效。變頻調速技術使電動機在節能的轉速形式下運行，在一定程度上對電動機的轉速控制精度進行提高。在實際中的應用如下：在風機水泵中，依據流體力學的原理，軸功率與轉速三次方形成正比，當設備所需要的風量減少的時候，風機的轉速自然就降低了，設備的功率也在同一時刻按照轉速的三次方逐漸下降。可見精確調速在節電方面的效果非常好。所以，采用變頻調速，可以有效提高電動機運行的工作效率，具有高節能潛力。

2變頻調速技術的原理

變頻技術是一項比較復雜的技術，根據其工作的具體要求，主要運用了磁極對數、電機轉速與電源之間的關系，可以將其定義概括為，式中的n代表電動機運作的速度，f代表電機輸出的頻率，p為電動機的磁極對數，電動機在工作過程中，主要通過編寫程序控制它的轉速與電源，以達到改變工作頻率，進而能夠實現對電機轉速進行控制的目標。變頻調速技術主要包括自適應電機模型、脈沖優化選擇器以及比較器等三部分構成，自適應電機的模型主要功能是對電動機工作的電壓、電流進行控制，以達到識別電機工作性質的目的，從而能夠有效控制電機的轉速，脈沖優化選擇器是根據電機工作范圍來選擇合適的工作信號，并在工作時對脈沖信號進行緩沖，使得在不同范圍的功能模塊能夠按照既定的功能工作，比較器模型主要是對轉矩與磁通的功能數值與正常情況進行比較，一般情況下，每隔20s比較一次，然后，通過比較的結果來判斷調節器的輸出或者磁場的轉變，進而能夠實現整個電氣設備的變頻調速控制。

3工業電氣自動化控制中變頻調速技術的具體應用

3.1適應電機模型單元

變頻調速可以檢測到電動機中的電壓與電流特征，從而辨別電動機中的基礎操作標準，同時使用電動機的模型可以實現與變頻器的連接，有效地控制對轉矩。同時在大部分的工業行業中，也可以實現對工業機電一體化體系運行的控制。同時，也能夠按照工業機電一體化的差異性，決定開閉環的轉速大小。而且能夠通過對轉矩比較器和磁通比較器進行比較選擇，并且對其進行反饋以及參考值的固定時間的比較，通過兩者之間的滯環調節器來輸出轉矩或者磁場的狀態。在脈沖優化的選擇器中，選用芯片處理信息，然后根據設計中的OFDM調制方式的信號編碼設計實現并編寫相對應的模塊電路，實現星座映射、FFT/插入循環前綴、緩沖模塊等功能，實現變頻器對工業電氣自動化控制的仿真驗證，全面的落實工業電子自動化控制中對于變頻調速的要求。有效的將節能要求進行落實，降低生產成本進而提高產品競爭力，實現工業電子自動化控制的要求。

3.2通過變頻技術能夠進行資源的有效節約

工業作為我國的第二產業，其在生產過程中還需要耗費大量的能源。電力作為工業運行過程中的主要能源之一，其也是保障工業正常生產的重要依據。在工業電氣自動化控制過程中，還需要在同一時間內來對多臺機器的運行情況進行有效的控制，但是在很多工程中多是對儀器設備進行直接供電，也沒有對用電機器的具體運行情況進行考察，也就存在有一定的電力資源浪費情況，嚴重情況下還會導致機器的損壞，從而威脅到該工業企業的生產可靠性以及生產效益。在工業電氣自動化控制工作中通過變頻調速技術的合理應用，其能夠實現對電流的合理分配，在滿足各種用電機器正常用電需求的基礎上，盡可能的節約電力能源，還能夠有效減少機器在運行過程中可以遭受的損傷，來減少該工業企業的生產成本。此外變頻技術的相關組裝零件還具備有一定的通用性，而在電氣自動化控制工作中還需要對多種不同規格的機器運轉進行控制，通過變頻技術能夠有效減少零件規模原因所導致的經濟損失跟資源損失，還能夠促進這些機器的工作效率得到進一步的提升，借此來為該工業企業帶來良好的經濟效益。

3.3等速區間的超速控制保護

電機拉動設備的應用也是十分廣泛，主要在等速區間運行，采用變頻調速技術對其進行保護也十分重要，可以有效的對電機拉動設備的過載或者超速運行進行預警，這也是監控機器設備對提升設備運行速度控制的依據，正常情況下，電機拉動設備的正常工作速率不會超過設備運行既定設備的15%，如果超過，變頻系統設備的運行速度將會出現運行緩慢的情況，將系統的安全回路隔開，進而能夠采用緊急制動設備來減少系統設備運行的速度，達到對電機拉動設備的過載行為進行預警控制[3]。為了有效的控制區間的超速或者過載行為，設備在運行時要注意控制速度的大小，將控制保護設置為兩個階段，首先要求速度控制不能超過10%，否則就會出現預警；其次，在速度正常運行時，要求系統工作能夠在正常工作狀態下，保持系統穩定的工作。

3.4在工業電氣自動化控制中的應用效果

從上面的文章中可以看出，傳統中的數控機床節能改造工程存在著很多不足，而這些不足之處，通過變頻調速技術就能很好的解決。變頻調速技術應用后，不僅促使其調速范圍、速度準確性以及定位功能等方面有了最大的保障，而且更是促使工程的機械結構更加的簡單化。其中，得到簡化后的機械結構，能夠有效的節約資源。而數控機床的操作過程變得更加簡單，從而促使企業投入的機床維修費用不斷減少。此外，在數控機床領域內應用變頻調速技術，更促使其工程項目的加工精度得到大幅度的提升，從而促使整個企業的生產效率大大提高，最終促使整個機床加工行業得到穩定的發展。

結語

工業作為我國國民經濟中的重要組成部分，通過變頻調速技術的應用，能夠促進工業產品生產的效率得到進一步的提升，并能夠很好的減少能耗與污染的出現，以促進我國的工業領域得到進一步的發展。但是在目前的變頻調速技術應用過程中還存在有比較多的問題，因此相關技術人員還需要加強對該方面的研究力度，并對電氣自動化控制中變頻調速技術的應用模式進行不斷的優化與完善，借此提升我國的工業發展水平以及經濟實力。

參考文獻：

[1]林澤武.變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用研究[J].科技尚品，2016（1）：126.

[2]席李巖.變頻調速在工業電氣自動化控制中的運行思路探究[J].江西建材，2014（20）：202+215.

[3]李仕菊.變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的運用探究[J].科技創新與應用，2017（4）：144.

[4]鮑杰.變頻調速技術及其在工業電氣自動化控制中的應用探析[J].科技與企業，2015（3）：93.

（作者單位：河鋼集團唐鋼一鋼軋廠）