變頻調速技術及其在工業電氣自動化控制中的運用

王翠玉

（武昌工學院,湖北 武漢 430065）

隨著電氣自動化控制系統的不斷發展，其應用也深入到人們生活和工作的方方面面，提供了很多的便利。但電氣自動化控制系統的粗放功耗非常高，資源消耗相對較大，而依靠變頻調速技術，能有效地解決這個高能耗的問題，提升整體效果和產品質量。變頻調速技術的應用，還可以避免傳統直流技術的一些缺點。

1 變頻調速技術概述

變頻調速技術起源較晚，但發展較快。20世紀80年代以來，其主要應用領域越來越廣，應用范圍也越來越大，技術本身也在不斷改進和提升。因此，該技術能夠實現的功能越來越多。

1.1 變頻調速技術基本原理

變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系，通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。可以借助程序流程來操控處于運行狀態的電機，控制速比、開關電源頻率等指標值，從而改變輸出功率，科學地操控電機的額定功率。

響應式運動模型模塊，是變頻調速技術本質中最重要的組成部分，其具體作用是檢查電機中的電流參數是否正常，從而全面掌握電機的所有主要參數，并為下一步工作做出貢獻。這個部件的效率非常關鍵，它可以立即進行轉矩控制，如果速比精度高于要求的范圍，就會反映給相關人員，進而提升其使用的實際效果。

電壓比較器包括轉矩電壓比較器和磁通電壓比較器，這兩種電壓比較器的作用是將反饋值與標準值進行比較，每20 ms比較一次，比較后，根據磁滯控制器輸出轉矩或電磁場條件，可以立即掌握扭矩和電磁場狀況，為采取有效方法提供依據。

1.2 變頻調速技術應用必要性

1.2.1 推動行業發展、提高工業電氣設備自動化程度

近年來，我國工業生產穩步發展，社會發展整體生產力逐步增長。主要影響因素是工業生產用電設備現代化水平不斷提高，替代人力資源進行24小時高強度、高精度、高效率的生產工作。從某種意義上說，電氣設備自動化技術水平的高低，象征著我國工業生產未來的發展現狀和發展前景。變頻調速技術的應用，通過調整設備電源連接頻率控制電機的額定功率，調整電氣設備的運行方式和效率，大大提高了設備的自動化水平，促進我國工業生產的進一步發展，社會發展整體生產力不斷提高。

1.2.2 提高電氣自動化控制水平

變頻調速技術是我國未來改革發展的新趨勢。近年來，變頻調速技術在不斷發展和提升。變頻調速技術的加入，可以提高機電一體化運行水平，促進機電一體化控制系統水平的進一步提高。此外，變頻調速技術是一種可根據工況進行調節的調速技術。可根據具體工況降低能耗、提高效率，達到節能降耗的效果，符合社會發展趨勢。

2 變頻調速技術在一些領域中的主要作用

2.1 提高工業電氣設備自動化程度

近年來，我國工業穩步發展，一個重要影響因素是工業電氣設備智能化水平不斷提高，能替代人力資源24 小時高強度、高精度、高效率地連續工作。變頻調速技術的應用，通過調整設備的開關電源頻率，來調整電機的額定功率，進而調整用電設備的運行方式和提高效率，大大提高了電機的智能化水平，提高了工業電氣設備自動化程度。

2.2 實時監測設備，降低能耗

在工業電氣設備的運行中，如果不能根據工業系統的實時運行狀態和多方面的自動化技術，將電氣設備的運行調整到高效率，企業就需要將各種電氣設備的運行負荷提高到更高的范圍。這雖然保證了整個系統的運行可靠性和企業的生產力，但也消耗了大量額外的電能，增加了生產成本。變頻調速技術的應用從源頭上解決了這個問題。變頻調速技術可根據具體工況對電氣設備的運行頻率進行合理的調整，從多方面保證生產力和系統穩定運行的同時，很大程度上降低了設施運行的能耗，達到節能降耗的實際效果，是符合社會發展的一種技術。

3 變頻調速技術在工業電氣自動化操作中的應用分析

與傳統直流技術相比，變頻調速技術更符合節能環保的整體要求，可以彌補傳統直流技術的諸多不足，全面提高電氣自動化控制能力。變頻調速技術很好地融入了電氣自動化操作的相應規定中，在電氣自動化中得到了廣泛的應用。

3.1 變頻調速技術在數控機床中的應用

變頻調速技術在數控車床上的應用，可以減少資源和能源的消耗。從數控車床的實際運行情況來看，數控車床在運行過程中通常會消耗大量的電能，變頻調速技術在數控車床行業中的應用，可以改變以往采用工頻控制機床的操作方式，有效控制數控機床傳動齒輪主軸轉速的選擇范圍，進而完成對數控機床的精準維修保養。數控車床采用變頻調速技術，不僅減少了資源和電能的消耗，節約了企業的運行成本，而且合理提高了數控車床的工作效率。采用變頻調速技術控制數控車床后，不僅使數控車床得到了改進和提高，還降低了數控車床在使用過程中對多種金屬復合材料的消耗。

3.2 變頻調整技術在脈沖優化選擇器中的應用

變頻調速技術在脈沖優化選擇器中的應用主要是根據集成的IC對數據進行分析求解，然后針對OFDM部署信號源制定相應的設計方案；同時也可以編寫五個控制模塊的精簡行來完成各個控制模塊的相應功能。但要注意，該方式很容易出現電解電容體積過于離散，導致工作電壓不一樣的情況。這種情況發生后，會危及整個系統的合理運行。此時就需要采取對策來緩解，最有效的方法是在電容旁邊串聯一個阻值相同的均壓電阻。為了更好地保證整個系統的可靠運行，通常會抑制浪涌電壓，以確保在電源電路運行時逆變電路不會被燒毀。

3.3 變頻調速技術在發電系統中的應用

在工業電氣自動化系統運行的環節中，通常依賴于外部電能的傳輸。在這個環節，會消耗更多的財力和人力，為了更好地節約能源和人力成本，大多數機電自控系統逐漸包含了自身的發電系統，而變頻技術在發電系統中起到了非常關鍵的作用。在逆變調速技術下，可以減少發電系統的運行誤差，防止因電流常見故障導致整個發電系統偏癱的問題。此外，將變頻技術應用到發電系統后，可以操控交流電源的高低，完成電力工程資源的有效利用和配置，降低電氣自動化發生的成本。

3.4 變頻調速技術保護預防措施

在工業電氣設備運行過程中，會采取各種封裝對策，防止工業電氣設備運行出現問題，提高系統運行的可靠性。在整個工業電氣生產系統中，深度保護裝置的位置非常重要。當深度指示設備在運行中出現常見故障時，會造成設備大面積連鎖反應，財產損失嚴重。這種情況下，若加入變頻調速技術，可以為深度指示設備提供維護預防措施。設備在運行過程中，會周期性地進行斷臂，以解決設備在一定時間內反復積累的脈沖數據信號。處理過程中，一旦出現異常情況，表明設備在運行中存在常見故障，立即采取有效的常見故障預防措施，斷開設備與其他工業用電設備的連接，制定設備常見故障的預警信息。

4 變頻調速技術的運用拓展

4.1 礦井指示器的保護

變頻技術可以在煤礦指示器檢修中發揮關鍵作用，經過有效的技術整合，可以大大提高綜合檢修功能，從而起到有效地保護指示器的作用。在煤礦工程項目的運行中，如果不能充分利用深層指標，就會影響整體電氣設備系統，使系統處于不良運行狀態。工作中，可根據變頻調速設備的調整、深度指標的檢查、電機在工作中的運行情況、循環時間內的累計解

編碼單脈沖，檢查伺服電機和電壓比較器的單脈沖，在此基礎上從多方面判斷機器設備是否正常工作。如果前后數據信息沒有大的差異，說明深度指標存在系統漏洞和問題，必須及時對變頻排產設備進行維修，確保維修頻次合格。

4.2 等速區間超速控制保護

電動機驅動設備在勻速段運行時，必須更好地與變頻技術相結合。該技術實施可以對電動設備負載問題、超速問題等特定條件下的實際運行情況發出合理的預警信息，可以對設備運行效率進行嚴密的監督并及時解決出現的問題。在大多數情況下，由電機驅動的設備運行的關鍵是將運行速度保持在 15% 或以下。如果出現過高或過低的問題，可以利用變頻調速技術進行更好的改變和改進，而且相較于傳統的人工體驗工作，在控制的綜合效果上，有很多保障。

4.3 減速區段低速控制保護

在當前工業發展的全過程中，自動化技術減速段控制是一個小細節組件，如果工業系統減速到設備的受限部分，則需要通過變頻調速技術實現更快的實際運行。據研究，該技術的應用可以實現與PLC設備更好地融合，達到同步操作的實際效果。在速率的監測過程中，可以獲得更多的信息和信息內容，可用于采樣工作。在這個過程中，可以保持縱橫比的穩健性。此外，在長期實施變頻調速技術后，可以在統計數據驗證過程中，在其安全預設值的水平上進行更好的調諧解決方案。此類工作的優勢在于減速區間的系統不容易出現明顯的疏忽。即使出現問題，仍能進行安全預警，大大提高了處理具體問題的效率。