工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

張晶程

[摘? ? 要]隨著近年來(lái)我國(guó)整體科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其中變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)階段電氣工程自動(dòng)化技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，文章將結(jié)合實(shí)際情況全面分析變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理以及其在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的應(yīng)用意義。

[關(guān)鍵詞]工業(yè)電氣;自動(dòng)化控制;變頻調(diào)速技術(shù);應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–00–02

Application of Variable Frequency Speed Regulation Technology

in Industrial Electrical Automation Control

Zhang Jing-cheng

[Abstract]With the progress of China's overall science and technology in recent years， electrical engineering automation technology has developed rapidly. Frequency conversion speed regulation technology is an important link in electrical engineering automation technology at this stage. This paper will comprehensively analyze the working principle of frequency conversion speed regulation technology and its application significance in industrial electrical automation control technology.

[Keywords]industrial electrical; automatic control; variable frequency speed regulation technology; application

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段已經(jīng)進(jìn)入了全面的信息化時(shí)代，電氣工程由傳統(tǒng)的人工操作轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)階段的自動(dòng)操作。在此基礎(chǔ)之上，相關(guān)工作人員還結(jié)合實(shí)際情況以及相關(guān)的優(yōu)秀設(shè)備，不斷對(duì)電氣自動(dòng)化的控制進(jìn)行改良和升級(jí)以提升電氣系統(tǒng)的實(shí)際工作效率。變頻調(diào)速技術(shù)是我國(guó)電氣工程自動(dòng)化多年發(fā)展中的重大突破，在電氣自動(dòng)化工程當(dāng)中，充分應(yīng)用自動(dòng)調(diào)速技術(shù)，可以將電氣自動(dòng)化控制發(fā)揮出其在實(shí)際工程當(dāng)中的最大作用，同時(shí)能夠適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)階段各行業(yè)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中的節(jié)能減排目標(biāo)。

1 變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理

變頻調(diào)速技術(shù)主要是為了滿足用電設(shè)備的實(shí)際使用需求，將工頻交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源，其工作原理可分為以下幾個(gè)步驟：①將工頻交流電源通過(guò)輸入電抗器送至變頻器進(jìn)線端;②由整流器將工頻交流電源轉(zhuǎn)化為直流，同時(shí)在直流端使用電抗器進(jìn)行諧波抑制;③采用大容量電容存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化后的電能;④將直流電通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)化為可調(diào)頻率的交流電源，此過(guò)程中可通過(guò)控制器來(lái)調(diào)節(jié)輸出交流電源的頻率。傳統(tǒng)變頻器在對(duì)電流進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，主要是先將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡賹⒔涣麟娹D(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髦绷麟姡S著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和相關(guān)科研人員的研發(fā)，相關(guān)設(shè)備已經(jīng)得到升級(jí)和改善，現(xiàn)階段的工作過(guò)程是將已有的交流電轉(zhuǎn)為直流電并為更方便地確定額定的工作電流，對(duì)系統(tǒng)的工作信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)自動(dòng)控制以及變頻調(diào)速，將直流電轉(zhuǎn)化為相關(guān)設(shè)備運(yùn)行所需要的頻率交流電，實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)不同的變速器和傳感器的實(shí)際機(jī)型，信號(hào)檢測(cè)模塊會(huì)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)分析，在其控制電路時(shí)，需要對(duì)電流以及電壓等參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)，然后參考相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)輸出量并制定控制信號(hào)，最后將其發(fā)送到電路中進(jìn)行脈沖以完成工作融合。根據(jù)實(shí)際情況以及工程具體需求為保障工業(yè)設(shè)備能夠按時(shí)完成串聯(lián)或并聯(lián)選擇合適的高壓或低壓變頻器。同時(shí)，在輸出自己的功率因素以及工作能效時(shí)要根據(jù)工作的實(shí)際方式進(jìn)行。

2 變頻調(diào)速技術(shù)的特征

2.1 優(yōu)勢(shì)

（1）在電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，其配電電壓會(huì)因?yàn)閱?dòng)而降低，而且設(shè)備內(nèi)部的電流在短時(shí)間內(nèi)迅速增加會(huì)導(dǎo)致電流增大，設(shè)備內(nèi)部瞬間出現(xiàn)的大量電流會(huì)對(duì)內(nèi)部元件造成相應(yīng)影響，如果設(shè)備實(shí)際啟動(dòng)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生功率過(guò)大，設(shè)備內(nèi)部元件以及設(shè)備整體極易因大量電流而出現(xiàn)燒毀的情況。變頻調(diào)速技術(shù)可以通過(guò)相應(yīng)措施有效避免這一問(wèn)題，能夠根據(jù)設(shè)備實(shí)際需求控制設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的瞬間功率。

（2）電機(jī)調(diào)速性能好。相對(duì)于傳統(tǒng)的技術(shù)而言，變頻調(diào)速技術(shù)在變頻調(diào)速設(shè)備的適用范圍以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面具有較高的優(yōu)勢(shì)，變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中可以應(yīng)用的領(lǐng)域范圍相對(duì)較廣，比如石油化工、冶金以及醫(yī)藥中間體發(fā)酵等領(lǐng)域，變頻器都可以應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速。

（3）能源把控精準(zhǔn)嚴(yán)格。在電氣工程自動(dòng)化中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，其能夠通過(guò)轉(zhuǎn)速精準(zhǔn)把控能源消耗，在提高整體生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上避免電能的不必要浪費(fèi);

（4）適應(yīng)性極強(qiáng)。傳統(tǒng)變頻器的技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中對(duì)相關(guān)設(shè)備的要求相對(duì)較高，而現(xiàn)在的變頻器已模塊化、機(jī)柜化。因此，其模塊化的變頻器單機(jī)可直接安裝在配電室開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，通過(guò)斷路器可直接連接柜內(nèi)交流母線，而機(jī)柜化的變頻器防護(hù)等級(jí)已達(dá)到IP54，可直接安裝在生產(chǎn)環(huán)境要求較高生產(chǎn)場(chǎng)所。

2.2 缺點(diǎn)

（1）諧波。在生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生諧波現(xiàn)象，變頻器在整流和逆變過(guò)程當(dāng)中會(huì)使波形出現(xiàn)畸變而使設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)行，一旦設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)，相關(guān)工作人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)其采取相關(guān)的處理措施，那么諧波就會(huì)導(dǎo)致變頻過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)不可控問(wèn)題，甚至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及電波傳輸都會(huì)受到相應(yīng)阻礙，整體電位供應(yīng)如果不平衡那么設(shè)備的整體發(fā)展以及其平穩(wěn)運(yùn)行就會(huì)受到較大影響，因此在機(jī)械實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，需要相關(guān)工作人員通過(guò)相應(yīng)措施避免出現(xiàn)問(wèn)題，不斷對(duì)其進(jìn)行改善和調(diào)整。

（2）設(shè)備成本較高。在電氣工程自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)能夠有效提高設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效率并且避免很多不必要的問(wèn)題，但是變頻調(diào)速技術(shù)存在的缺點(diǎn)也較為顯著，那就是設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行成本相對(duì)較高。如果全面應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，會(huì)需要較強(qiáng)的專業(yè)性，而變頻技術(shù)本身的耐壓性相對(duì)較低。因此，升壓或降壓都可能導(dǎo)致內(nèi)部零件遭受較嚴(yán)重的沖擊，使得設(shè)備的振動(dòng)頻率增加，那么設(shè)備在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中就有可能因?yàn)檩^大的沖擊性而導(dǎo)致元件或設(shè)備出現(xiàn)損壞，因此必須結(jié)合實(shí)際情況選擇性能能夠滿足設(shè)備需求且使用周期較長(zhǎng)的零件。

3 工業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用意義

3.1 全面保障變頻調(diào)速技術(shù)的推廣以及應(yīng)用

變頻器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中會(huì)調(diào)整電機(jī)供電電源頻率，從而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以對(duì)工藝設(shè)備的整體運(yùn)行進(jìn)行有效控制。在變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，其能夠?yàn)榱吮ＷC生產(chǎn)工藝流程以及工業(yè)效果最終的效率，會(huì)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。近年來(lái)隨著我國(guó)整體變頻調(diào)速技術(shù)的不斷進(jìn)步以及工業(yè)技術(shù)的完善，在原本的基礎(chǔ)上，變頻調(diào)速技術(shù)還能夠保證提高工業(yè)自動(dòng)化工作的有效性，使其在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)際的工作過(guò)程當(dāng)中，充分發(fā)揮出其應(yīng)有的功能并保證應(yīng)用效率的最大化。變頻調(diào)速技術(shù)能夠通過(guò)對(duì)啟動(dòng)過(guò)程中的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使大功率電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中，做到電流曲線平滑，從而保障大功率電機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，否則電機(jī)啟動(dòng)電流過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)相關(guān)故障。變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中的控制機(jī)制具有較強(qiáng)的多樣性和靈活性，因此其在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的控制范圍和應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，同時(shí)當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)相關(guān)故障時(shí)，其還能夠及時(shí)作出有針對(duì)性的調(diào)整和管理。

3.2 提高工業(yè)控制化的自動(dòng)水準(zhǔn)

經(jīng)過(guò)我國(guó)相關(guān)研究人員及工作人員對(duì)于現(xiàn)階段整體工業(yè)電氣化的發(fā)展和應(yīng)用的全面分析，發(fā)現(xiàn)從市場(chǎng)形勢(shì)來(lái)看，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為了目前我國(guó)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的主流趨勢(shì)，并且隨著時(shí)代的發(fā)展，電機(jī)的自動(dòng)化控制技術(shù)還會(huì)不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)化和優(yōu)化，同時(shí)整個(gè)工業(yè)行業(yè)都有可能因?yàn)楦黜?xiàng)技術(shù)的提升，整體發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)型。目前我國(guó)工業(yè)流程在調(diào)整過(guò)程當(dāng)中主要包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，相關(guān)技術(shù)可以結(jié)合實(shí)際情況有效對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理和控制，同時(shí)有效融合變頻調(diào)速技術(shù)和電氣自動(dòng)化設(shè)備。比如在工業(yè)化過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員可以通過(guò)DCS集中控制系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝設(shè)備運(yùn)行的遠(yuǎn)程操作。

在電氣自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)際工作當(dāng)中，可以結(jié)合實(shí)際情況制定相應(yīng)方案，以提高其自動(dòng)化參數(shù)和自動(dòng)化水準(zhǔn)并且保證能夠通過(guò)自身的運(yùn)作流程進(jìn)行連接和運(yùn)轉(zhuǎn)，建立相關(guān)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)技術(shù)的體系以促進(jìn)工業(yè)的正常運(yùn)行。變頻技術(shù)的調(diào)節(jié)能夠在整個(gè)流程當(dāng)中監(jiān)視異步電動(dòng)機(jī)，在異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中，為保證其自動(dòng)轉(zhuǎn)速，自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)可以自動(dòng)處理電機(jī)自動(dòng)化設(shè)備的電流以通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的科學(xué)有效的控制來(lái)避免發(fā)生危險(xiǎn)。

4 工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

4.1 在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中需要結(jié)合實(shí)際情況通過(guò)相應(yīng)手段在保證設(shè)備最終工作效率能夠滿足實(shí)際需求的基礎(chǔ)之上盡量做好能源的節(jié)約，如果在電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中充分引入變頻調(diào)控技術(shù)，那么電氣自動(dòng)化設(shè)備的整體工作效率都會(huì)得到提高，能源的應(yīng)用效率也會(huì)達(dá)到最大化同時(shí)為整個(gè)系統(tǒng)提供有效的運(yùn)行動(dòng)能。除此之外，發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中也會(huì)應(yīng)用到變頻調(diào)速技術(shù)，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)其應(yīng)用較電機(jī)自動(dòng)化來(lái)說(shuō)更為復(fù)雜，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，可能會(huì)出現(xiàn)如電流輸出與實(shí)際需求不符等情況，當(dāng)出現(xiàn)這類問(wèn)題時(shí)需要相關(guān)工作人員對(duì)于設(shè)備的現(xiàn)狀問(wèn)題進(jìn)行全面分析并提出相應(yīng)的解決方案，如在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，可能會(huì)因?yàn)殡妷汗?yīng)部分而出現(xiàn)短路，導(dǎo)致系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。針對(duì)這一情況，可以通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)的分析，通過(guò)信號(hào)和變頻調(diào)速機(jī)對(duì)其進(jìn)行全面預(yù)防，為保證運(yùn)行系統(tǒng)的整體安全，可以選擇通過(guò)相應(yīng)手段加強(qiáng)工業(yè)電氣自動(dòng)化控制水平。同時(shí)，需要相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況以及現(xiàn)有產(chǎn)品對(duì)其綜合素質(zhì)進(jìn)行提高，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中加大資源和電力的利用率以促進(jìn)企業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展，應(yīng)該在保證最終質(zhì)量的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

4.2 在減速區(qū)段中的應(yīng)用

在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，需要通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)控制自動(dòng)化的水準(zhǔn)并維持整個(gè)減速區(qū)段的運(yùn)行穩(wěn)定以避免電氣自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)臨界值。結(jié)合實(shí)際情況以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)以避免在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)安全事故，提高工業(yè)的運(yùn)行安全性。變頻調(diào)速技術(shù)在減速區(qū)段中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為。在調(diào)整過(guò)程當(dāng)中可以通過(guò)PLC和變頻設(shè)備掌控并監(jiān)督減速曲線特征，然后結(jié)合實(shí)際情況對(duì)減速時(shí)間段進(jìn)行全面分析以融合安全值和數(shù)據(jù)值。除此之外，其還可以全面分析監(jiān)控期間的數(shù)量，一旦發(fā)現(xiàn)與預(yù)定不符，就可以通過(guò)自身的安全閾值向系統(tǒng)中心進(jìn)行記錄并發(fā)出相應(yīng)警報(bào)以完成系統(tǒng)穿梭的全面調(diào)節(jié)。

4.3 在深度指示器中的應(yīng)用

在工業(yè)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，需要通過(guò)相應(yīng)的保護(hù)裝置以保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全和電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的穩(wěn)定，全面分析對(duì)接路線問(wèn)題會(huì)對(duì)保護(hù)器的實(shí)際運(yùn)行效果造成的影響。因此，應(yīng)用相應(yīng)指示器時(shí)需要利用變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制和處理，通過(guò)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)的定制和自動(dòng)化數(shù)據(jù)，降低故障的發(fā)生頻率。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)電氣自動(dòng)化在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中存在諸多問(wèn)題，但變頻調(diào)速技術(shù)可以有效改善工業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效率，在此基礎(chǔ)上做到能源的利用率最大化。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于變頻調(diào)速技術(shù)的重視程度并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其現(xiàn)階段存在的缺點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析并提出相應(yīng)解決措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 李志春.工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021（7）：101-102.

[2] 高倩，楊曉峰，孟凡文.變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用探究[J].電子制作，2021（6）：93-94.

[3] 王然.變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].河南科技，2021，40（4）：73-75.

[4] 李春.工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2021（15）：255-256.