變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析

湯哲銘 岳明峰

摘 要：電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛普及，變頻調(diào)速技術(shù)通過平滑控制過程，避免電氣系統(tǒng)在執(zhí)行控制命令時(shí)產(chǎn)生的順勢過電壓對設(shè)備產(chǎn)生的影響，使設(shè)備的穩(wěn)定性得到提升，進(jìn)而提升電氣自動(dòng)化的使用壽命。此外，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電氣系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而選擇適合當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)的運(yùn)行速率，以提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率。本文對變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行闡述，將其在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行分析，并對其的實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速;電氣自動(dòng)化;自動(dòng)化控制

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)朝著低耗、高生產(chǎn)效率、高智能的方向發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用也是如此。變頻調(diào)速技術(shù)使用其平滑的控制過程和智能化的生產(chǎn)線控制在機(jī)械、石油、汽車、食品等多個(gè)行業(yè)中得到有效利用。在降低生產(chǎn)能源消耗的同時(shí)，為生產(chǎn)線提供最佳的生產(chǎn)運(yùn)行方式。

1變頻調(diào)速技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)利用電機(jī)在工作時(shí)，輸入電源頻率和電機(jī)速度的正比關(guān)系，改變接入電機(jī)的電源頻率從而達(dá)到對電機(jī)運(yùn)行速度的有效控制，而在現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展下，傳統(tǒng)采用直流交流變換的傳統(tǒng)技術(shù)之外，還利用電子、微電腦等技術(shù)來增加變頻調(diào)速控制的精準(zhǔn)度。現(xiàn)代變頻調(diào)速的控制方式標(biāo)為多變其中由V/F、VC、DTC等技術(shù)組成，通常來說，采用V/F技術(shù)的變頻調(diào)速設(shè)備的成本較低，但性能也較差;在需要高精準(zhǔn)度、多層次的控制場合中需要采用VC技術(shù)的變頻調(diào)速設(shè)備，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)可以說應(yīng)用在生活、生產(chǎn)中的各種場合，包括變頻空調(diào)、冰箱、壓縮機(jī)、起重機(jī)等各種生活、生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中，并隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，根據(jù)變頻調(diào)速設(shè)備的MCU處理效率，其功能得到進(jìn)一步的擴(kuò)展，并在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮前所未有的觀測、控制效果。

2變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1提升設(shè)備的可靠性

現(xiàn)代生產(chǎn)采用大量的自動(dòng)化生產(chǎn)線來持續(xù)、高效地進(jìn)行生產(chǎn)、加工，而自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的功率、用電量較大，在對其進(jìn)行直接地開關(guān)、斷合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的瞬間過電壓，極易導(dǎo)致設(shè)備電子元件出現(xiàn)損傷、老化、故障。對設(shè)備的電機(jī)、電感的使用壽命帶來不利影響。變頻調(diào)速技術(shù)將及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的控制流程進(jìn)行平滑處理，逐步提高電壓或降低電壓，使控制過程能夠平滑過渡，進(jìn)而減少對各種電氣元件的不良影響，使設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行成為可能。

2.2提升電氣自動(dòng)化控制水平

工業(yè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率建立在電氣自動(dòng)化的控制水平上，對生產(chǎn)線、設(shè)備的有效調(diào)整能夠根據(jù)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)需求來控制生產(chǎn)線的運(yùn)行效率，從而達(dá)到能源使用效率的最大化，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本支出。變頻調(diào)速技術(shù)可以通過對自動(dòng)化生產(chǎn)線、設(shè)備的實(shí)時(shí)工作情況進(jìn)行檢測和技術(shù)人員的參數(shù)設(shè)置，對生產(chǎn)線、設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行全自動(dòng)調(diào)整，比如在生產(chǎn)低峰階段，降低生產(chǎn)線、設(shè)備的運(yùn)行速度，節(jié)省能源，并在生產(chǎn)高峰期加大電源輸出，來提升生產(chǎn)速度，從而保證在任何時(shí)段能源都能夠發(fā)揮最大價(jià)值。

3變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1礦井深度指示器保護(hù)

礦井的地下環(huán)境比較復(fù)雜，深度指示器的正常工作有助于工作人員及時(shí)掌握礦井安全信息，保證安全、高效的生產(chǎn)。變頻調(diào)速技術(shù)通過對工作電機(jī)的控制、調(diào)整，對電機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的編碼脈沖進(jìn)行疊加處理來降低脈沖導(dǎo)致的數(shù)值誤差。其次，可以將疊加后的編碼脈沖與預(yù)設(shè)的編碼值進(jìn)行對比分析，當(dāng)數(shù)值無太大出入時(shí)，礦井的深度指示器正常工作，反之則可能出現(xiàn)異常、故障情況，需要及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)，并修復(fù)其恢復(fù)到正常工作水平。

3.2等速區(qū)間保護(hù)

電機(jī)是電氣自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的動(dòng)力核心，若在正常工作狀態(tài)下，其運(yùn)行在等速區(qū)間。而變頻調(diào)速技術(shù)在其中使用在于對其運(yùn)行速率進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，在出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)加以自動(dòng)的調(diào)整。通常來說，電機(jī)在正常工作的速率誤差在既定值的15%以內(nèi)，當(dāng)超出15%的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，變頻調(diào)速裝置將對其進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)來適當(dāng)提升＼降低運(yùn)行速度，使其運(yùn)行在安全的等速區(qū)間中。若自動(dòng)調(diào)整無法達(dá)到對其的有效控制，則發(fā)出故障預(yù)警，并根據(jù)管理人員設(shè)定的控制方式，進(jìn)行緊急制動(dòng)、停機(jī)等處理。從變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)等速區(qū)間保護(hù)的工作中來看，一般能夠維持運(yùn)行誤差在10%以內(nèi)，從而保證電機(jī)的持續(xù)穩(wěn)定工作。

3.3自適應(yīng)電機(jī)模型單元

自適應(yīng)電機(jī)模型單元是指根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的輸入電壓、電流數(shù)值，對電氣自動(dòng)化生產(chǎn)線、設(shè)備進(jìn)行直接的控制，使其工作在一個(gè)穩(wěn)定的電壓、電流環(huán)境中。首先，變頻調(diào)速技術(shù)需要實(shí)時(shí)采集電氣自動(dòng)化生產(chǎn)線、設(shè)備的運(yùn)行電壓、電流，并與作為動(dòng)力源的電機(jī)相連，根據(jù)變頻調(diào)速設(shè)備的參數(shù)設(shè)置及，對電機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的規(guī)劃、控制。而在信息技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的共同應(yīng)用下，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采集設(shè)備運(yùn)行信息，并上傳至控制計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)制定運(yùn)行計(jì)劃，并向變速調(diào)頻設(shè)備下達(dá)控制指令，使就電氣自動(dòng)化生產(chǎn)線、設(shè)備能夠通過計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面進(jìn)行實(shí)時(shí)、迅速的遠(yuǎn)程控制。但需要注意的是，變頻調(diào)速設(shè)備的感應(yīng)和處理速度對自適應(yīng)電機(jī)模型單元的效果影響較大，因此需要選擇符合控制標(biāo)準(zhǔn)的變頻調(diào)速設(shè)備。

3.4節(jié)能減耗

電能消耗是電氣自動(dòng)化生產(chǎn)線、設(shè)備的主要支出成本之一，采用變頻調(diào)速技術(shù)并對生產(chǎn)、加工的參數(shù)進(jìn)行有效設(shè)置，可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需求調(diào)整電機(jī)運(yùn)行速度，優(yōu)化電氣自動(dòng)化生產(chǎn)線、設(shè)備的運(yùn)行速率，進(jìn)而發(fā)揮良好的節(jié)能效果。這種優(yōu)先保證滿足實(shí)際需求的產(chǎn)能，并優(yōu)化能源利用的方式，使現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)效率得到有效保證。此外，若通過傳感器對電氣自動(dòng)化生產(chǎn)線、設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)電能消耗超過預(yù)設(shè)值時(shí)，變頻調(diào)速設(shè)備會(huì)及時(shí)發(fā)出預(yù)警，從而采取相應(yīng)的措施。

結(jié)語：現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使變頻調(diào)速技術(shù)在生活、生產(chǎn)中變得非常常見，其在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，不但提升了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能性和運(yùn)行效率，還在功能擴(kuò)展和能源節(jié)約上發(fā)揮至關(guān)重要的作用。對其的研究不但能夠改善電氣自動(dòng)化技術(shù)中的運(yùn)行速率和穩(wěn)定性，還能使延長設(shè)備的使用壽命，并結(jié)合提效降耗作用，使其在工業(yè)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)中，占據(jù)不可動(dòng)搖的地位。

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作者簡介：

湯哲銘（1985-11）男，漢族，遼寧省鐵嶺市，本科，研究方向：電氣。

（北京建智達(dá)工程管理股份有限公司沈撫分公司，遼寧 沈陽 110000）