變頻器在電機(jī)拖動(dòng)及其控制領(lǐng)域的應(yīng)用

摘 要：作為人們的生產(chǎn)和生活中最常用的電力設(shè)備，變頻器能夠在符合出現(xiàn)差異的情況下實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高等多方面的優(yōu)勢(shì)，受到工業(yè)生產(chǎn)中各個(gè)領(lǐng)域的青睞。基于此，本文首先針對(duì)變頻器各方面的理論知識(shí)進(jìn)行了概述，之后重點(diǎn)分析了變頻器在電機(jī)拖動(dòng)及其控制領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻器;電機(jī)拖動(dòng);控制領(lǐng)域

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸加速的過程中，一方面人們的生活水平不斷提高，另一方面我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了飛躍式的進(jìn)步。在上述因素的作用下，我國(guó)對(duì)電力資源的需求逐漸增加，電力部門對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的電力分配也變得日益困難。針對(duì)這種情況，電力部門可以借助變頻器對(duì)企業(yè)工廠的電源電壓進(jìn)行調(diào)速，并利用其對(duì)電機(jī)的拖動(dòng)進(jìn)一步提高工作效率，進(jìn)而達(dá)到維持電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的。

1 變頻器的概述

1.1 變頻器的基本功能

變頻器是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域最常用的一種電力設(shè)備，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以將變頻器分為多個(gè)種類。值得注意的是，無論是哪一種變頻器，其在電力系統(tǒng)中都具備以下五方面的基本功能：

第一，變頻調(diào)速。變頻器能夠改變交流電動(dòng)機(jī)的頻率和幅值以及其中的磁場(chǎng)周期，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平滑控制，并且這種功能可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;

第二，變頻節(jié)能。變頻器在調(diào)速過程中能夠降低水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的;

第三，功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能。變頻器內(nèi)部的濾波能夠發(fā)揮電容作用，并對(duì)其中的無功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)輸出功率的目的;

第四，軟起動(dòng)功能。變頻器在作業(yè)過程中能夠?qū)﹄娏鬟M(jìn)行一定的限制，還可以進(jìn)一步擴(kuò)充供電容量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的;

第五，其他功能，包括過流保護(hù)、欠壓保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)等。

1.2 變頻器的作用及工作原理

變頻器的主要作業(yè)過程在于將工作頻率轉(zhuǎn)化為各種頻率的交感電源，這樣才能確保變速電機(jī)在后續(xù)工作過程中安全運(yùn)行。變頻器在電力系統(tǒng)中的作用可以分為直接作用和間接作用兩個(gè)方面，就直接作用而言，變頻器可以調(diào)節(jié)電機(jī)的頻率和電壓，進(jìn)而使電機(jī)在作業(yè)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍的無線調(diào)節(jié)，這對(duì)于穩(wěn)定電力供應(yīng)、減少資源浪費(fèi)發(fā)揮著重要作用;就間接作用而言，變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能節(jié)電，并且提高工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的自動(dòng)化水平。具體而言，變頻器能夠通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)等多種設(shè)備的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，這不僅能夠使電機(jī)在作業(yè)過程中滿足不同的需求，最重要的是無需提前預(yù)留電力富余量，能夠達(dá)到降低能耗的目的。另外，變頻器在電力系統(tǒng)中的工作原理在于改變交流電動(dòng)機(jī)的頻率和幅值，并通過主電路將這些調(diào)頻調(diào)壓的電力輸送給各個(gè)次級(jí)電路。值得注意的是，在這一過程中會(huì)涉及到多個(gè)類型的變頻器，并且不同的變頻器在作業(yè)過程中的方式有所不同，電力部門需要根據(jù)具體情況和實(shí)際需求進(jìn)行選擇，這樣才能使變頻器在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用。

1.3 變頻器的應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用范圍

變頻器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮作用主要是借助變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，這種技術(shù)不僅能夠減少電力系統(tǒng)在作業(yè)過程中產(chǎn)生的各種污染，而且能夠通過調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)速達(dá)到降低能耗的目的。在具體的應(yīng)用過程中，變頻調(diào)速技術(shù)首先需要掌握不同電機(jī)的工作需求和輸入頻率，并據(jù)以調(diào)整不同電機(jī)的轉(zhuǎn)速，確保其在作業(yè)過程中具備充分的轉(zhuǎn)速。目前，變頻器在人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中在日常生活中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在各種變頻家器以及電力驅(qū)動(dòng)的交通工具上，而在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用涉及到礦業(yè)開采、化工、造紙、紡織等眾多領(lǐng)域。

2 變頻器在電機(jī)拖動(dòng)及其控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

無論是全壓?jiǎn)?dòng)還是減壓?jiǎn)?dòng)，電機(jī)的啟動(dòng)電流都會(huì)遠(yuǎn)大于額定電流，在這種因素的影響下，電機(jī)的功率損耗進(jìn)一步增大，并且還會(huì)造成電壓波動(dòng)，被電力系統(tǒng)中的設(shè)備造成巨大的沖擊。為了避免這種情況，電力部門一般會(huì)選擇加大變壓器的容量，但是這一做法容易導(dǎo)致資源浪費(fèi)以及電機(jī)損耗，也具備多方面的局限性。基于此，電力部門可以引入變頻器這一設(shè)備，并通過變頻器的軟啟動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)電流自零開始的勻速緩慢增長(zhǎng)，這種變頻調(diào)速技術(shù)能夠減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的功率損耗問題，還能延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。另外，傳統(tǒng)的通用變頻器為了建立準(zhǔn)確的磁通觀測(cè)器和速度觀察器需要具備精確的模型，但是這一過程中需要涉及到對(duì)于眾多參數(shù)的預(yù)知工作，具有較大的不確定性。現(xiàn)階段變頻器已經(jīng)得到了改進(jìn)，能夠通過自動(dòng)調(diào)整功能實(shí)現(xiàn)對(duì)于部分參數(shù)的設(shè)置，并且這種自動(dòng)調(diào)整功能具有多個(gè)類型，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)不同部分的參數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算，使整體模型更加具體準(zhǔn)確，這對(duì)于維系電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行而言發(fā)揮了重要作用。

3 小結(jié)

綜上所述，作為電力系統(tǒng)中的中藥設(shè)備，變頻器具有變頻調(diào)速、降低能耗等多方面的功能，能夠維持電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。目前，變頻器在電機(jī)拖動(dòng)及其控制領(lǐng)域的應(yīng)用，使變頻器的各項(xiàng)功能體現(xiàn)的更加顯著。基于此，電力部門應(yīng)該對(duì)變頻器進(jìn)行不斷的探索和革新，使其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

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作者簡(jiǎn)介：王秋杰（1993-），女，吉林松原人，本科，助教，研究方向：電氣工程自動(dòng)在教學(xué)中的應(yīng)用。