變頻器在電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用

劉高奇

（酒鋼（集團(tuán)）宏聯(lián)自控有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

隨著科技水平的不斷提升，工業(yè)行業(yè)中已經(jīng)具有許多成熟的自動(dòng)控制技術(shù)，并已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制改造中。與人工機(jī)械控制相比，通過自動(dòng)化技術(shù)控制電氣傳動(dòng)設(shè)備，能有效提升設(shè)備的操作效率和控制精度，能避免生產(chǎn)過程中由于人為操作失誤、工作強(qiáng)度過大等導(dǎo)致工作人員疲勞或因外部環(huán)境影響而引發(fā)事故發(fā)生，也能夠提升工業(yè)生產(chǎn)水平和效率。因此，對(duì)電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造已經(jīng)成為工業(yè)行業(yè)和科技人員關(guān)注的重要問題。通過在電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制設(shè)備中應(yīng)用變頻器，能有效提高設(shè)備的調(diào)整和控制效率，能使關(guān)聯(lián)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性更高，也能對(duì)行業(yè)發(fā)展起到非常積極的促進(jìn)作用。

1 國(guó)內(nèi)外交流變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)早在“八五”科技攻關(guān)計(jì)劃中就已經(jīng)將交流調(diào)速技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，但由于當(dāng)時(shí)我國(guó)電子器件的總體科技水平很低，所以雖然在生產(chǎn)GTO、IGBT等器件時(shí)引入了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，但始終未能形成規(guī)模化的生產(chǎn)鏈條，在很大程度上影響了我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。在中小功率變頻技術(shù)方面，幾乎所有的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品都采用普通的V/F控制，僅有少量樣機(jī)采用矢量控制，品種與質(zhì)量無法滿足市場(chǎng)的多樣化需求。但少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的中高壓變頻調(diào)速技術(shù)比較成熟且已得到了充分的推廣和應(yīng)用，在功率器件、微電子技術(shù)等方面都已取得了較好成效。所以總的來說，目前我國(guó)交流變頻調(diào)速技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比還存在較大差距［1］。

2 變頻器在電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用分析

2.1 變頻器在注水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的應(yīng)用分析

啟動(dòng)后的注水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置通過調(diào)整閥門大小實(shí)現(xiàn)對(duì)油量流量的控制，進(jìn)而對(duì)注水機(jī)的調(diào)速進(jìn)行控制，而通過控制注水機(jī)集成電路板輸出電流的大小可完成對(duì)閥門大小的控制［2］。在實(shí)際操作中，操作人員主要通過調(diào)整集成電路板自振諧波的大小調(diào)節(jié)電位器的波形，使輸出的電流大小不一，通過人工控制機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，很容易在個(gè)人因素或外部環(huán)境的影響下出現(xiàn)電流調(diào)控把握不及時(shí)、不準(zhǔn)確的情況，使得注水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性難以得到保障，進(jìn)而影響與該裝置關(guān)聯(lián)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，可能會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。同時(shí)，長(zhǎng)期使用的集成電路也會(huì)加速元件的老化，若未能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的檢修與更換，可能會(huì)造成電流傳遞有延時(shí)，注水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置不能平穩(wěn)運(yùn)行，不僅會(huì)增加設(shè)備的檢修成本，還會(huì)威脅關(guān)聯(lián)設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。通過在電氣設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)和變頻器，能利用變頻器優(yōu)化注水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，使其保持均勻轉(zhuǎn)速，有效提高注水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)速控制的穩(wěn)定性，節(jié)省檢修、更換元件的成本。通過應(yīng)用變頻器，極大程度地優(yōu)化的注水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速控制水平，使驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性得到顯著提高，進(jìn)而使注水機(jī)和與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備運(yùn)行效率都得到提升。

2.2 變頻器在電梯運(yùn)行中的應(yīng)用分析

電梯早已成為人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ娗移毡榈墓苍O(shè)施，電梯需要承受的重量和運(yùn)行速率始終處于變化狀態(tài)，所以電梯在運(yùn)行中對(duì)電能的需求頻率也會(huì)隨著承重和運(yùn)行速率的變化而變化。為節(jié)省電梯運(yùn)行中產(chǎn)生的不必要的電能損耗，可通過變頻器對(duì)拽引電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制，電梯在啟動(dòng)后將運(yùn)行信號(hào)傳輸?shù)阶冾l器當(dāng)中，變頻器根據(jù)接收的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電梯終端運(yùn)行。同時(shí)，變頻器還能作為中間設(shè)備在電梯的運(yùn)行過程中發(fā)揮上傳下達(dá)的作用，結(jié)合電梯運(yùn)行的實(shí)際情況對(duì)電梯的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。電梯變頻器應(yīng)用原理如圖1所示。

圖1 電梯變頻器的應(yīng)用原理

2.3 變頻器在恒壓供水系統(tǒng)上的應(yīng)用分析

用戶用水存在明顯的高峰和波谷時(shí)段，通過在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器能滿足不同時(shí)間段內(nèi)用戶不同的用水需求［3］。在恒壓供水系統(tǒng)中，由于多種條件的限制，用戶的用水量無法發(fā)生變化，供水系統(tǒng)需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)水量變化條件進(jìn)行控制和調(diào)整，才能滿足用戶的正常用水需求。但是在為用戶供水的同時(shí)，供水系統(tǒng)中的恒定壓力會(huì)發(fā)生變化，若未能對(duì)恒定壓力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整就會(huì)對(duì)正常供水產(chǎn)生影響。通過在供水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器作為主要變頻控制設(shè)備，能使供水系統(tǒng)根據(jù)用戶水量的變化調(diào)整系統(tǒng)中的恒定壓力，使恒壓供水系統(tǒng)始終保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

3 變頻器在應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)

3.1 注意變頻器應(yīng)用參數(shù)的設(shè)定

在電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制中應(yīng)用變頻器最大的優(yōu)點(diǎn)就是變頻器能根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行需求對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性地調(diào)整和控制，滿足設(shè)備運(yùn)行中對(duì)工作條件變化的需求［4］。因此，在電氣設(shè)備中完成變頻器的安裝后，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注變頻器的應(yīng)用參數(shù)，根據(jù)設(shè)備需求確定的應(yīng)用參數(shù)應(yīng)能同時(shí)滿足設(shè)備和變頻器的運(yùn)行需求，才能最大化發(fā)揮變頻器的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，科學(xué)地確定變頻器的應(yīng)用參數(shù)還能保證電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，使電氣設(shè)備的使用壽命得到延長(zhǎng)。

3.2 注意變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，規(guī)避過熱故障

由于生產(chǎn)需要，部分電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制設(shè)備一直處于超負(fù)荷運(yùn)行或無停歇運(yùn)行狀態(tài)，長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行給電氣設(shè)備帶來很大損害［5］。因此，在變頻器應(yīng)用到電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制設(shè)備中后，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，盡量避免長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行造成變頻器溫度過高，進(jìn)而引發(fā)變頻器故障。一旦故障發(fā)生，變頻器不僅不能對(duì)關(guān)聯(lián)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)的控制和調(diào)整，還會(huì)因自身故障對(duì)其正常運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，可能造成設(shè)備元件的損壞，既影響設(shè)備的正常作業(yè)，又增加維護(hù)檢修成本。

3.3 注意變頻器運(yùn)行中的電壓變化

變頻器在運(yùn)行過程中需要穩(wěn)定的電壓支持，若電壓發(fā)生變化，會(huì)直接影響變頻器對(duì)關(guān)聯(lián)設(shè)備的變頻控制質(zhì)量［6］。出現(xiàn)該種現(xiàn)象的原因可能是電源不穩(wěn)，應(yīng)及時(shí)檢查電源狀態(tài)，無論電壓處于過高或過低狀態(tài)，都會(huì)對(duì)變頻器的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，甚至對(duì)變頻器造成損害。因此，在應(yīng)用變頻器的過程中，應(yīng)密切關(guān)注所有電源電壓的變化情況，盡量為變頻器的運(yùn)行提供穩(wěn)定的電壓環(huán)境，避免因電壓變化影響變頻器的正常運(yùn)行，避免對(duì)變頻器關(guān)聯(lián)設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，變頻器在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。通過在工業(yè)生產(chǎn)中的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制設(shè)備上應(yīng)用變頻器，能有效提高電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制水平，從而使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到顯著提升，保障設(shè)備的生產(chǎn)安全，減少操作人員的工作量，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步提升。我國(guó)自動(dòng)化控制技術(shù)也通過變頻器的應(yīng)用得到了很大提升，有效彌補(bǔ)了電氣應(yīng)用方面的不足，對(duì)企業(yè)和行業(yè)的發(fā)展都具有非常重要的意義。