變頻技術(shù)在電機(jī)控制中的應(yīng)用

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在電機(jī)控制中，變頻技術(shù)正逐步取代定頻技術(shù)，成為了電機(jī)控制的主要技術(shù)。加快變頻技術(shù)的研究及在電機(jī)控制的應(yīng)用速度已經(jīng)成為了變頻技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也對(duì)變頻技術(shù)的水平提出了更高的要求。

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù)；電機(jī)控制；應(yīng)用

前言

相關(guān)經(jīng)驗(yàn)表明，將變頻技術(shù)引入電機(jī)控制中，可以較好的解決異步電機(jī)應(yīng)用的相關(guān)問題。特別是可以實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的變頻調(diào)速的問題，這樣可以降低電機(jī)的使用能耗，提高電機(jī)使用效率。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，應(yīng)用DSP 作為控制芯片以實(shí)現(xiàn)電機(jī)數(shù)字化控制，它既提高了系統(tǒng)可靠性，又使系統(tǒng)的控制精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、硬件簡(jiǎn)單、軟件編程容易，是變頻調(diào)速系統(tǒng)中最有發(fā)展前景的技術(shù)。下面我們就來探討變頻技術(shù)在電機(jī)控制中應(yīng)用的情況。

1、變頻技術(shù)的特點(diǎn)和含義

交流電壓型變頻器是變頻技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了其特點(diǎn)及含義。主要由整流單元、濾波單元、逆變單元、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元及控制單元等部分組成的。整流單元用于電網(wǎng)的三相交流電變成直流?？煞譃榭煽卣骱筒豢煽卣鲀纱箢??？煽卣饔捎诖嬖谳敵鲭妷汉休^多的諧波、輸入功率因數(shù)低、控制部分復(fù)雜、中間直流大電容造成的調(diào)壓慣性大相應(yīng)緩慢等缺點(diǎn)，隨著PWM技術(shù)的出現(xiàn)可控整流在交流變頻器中已經(jīng)被淘汰。不可控整流是目前交流變頻器的主流形式，它有2種構(gòu)成形式，6支整流二極管或6支晶閘管組成三相整流橋。濾波單元主要采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一種內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，這是電壓型變頻器的一個(gè)主要特征。

2、目前變頻技術(shù)中的常見問題

目前變頻技術(shù)在電機(jī)控制領(lǐng)域應(yīng)用前景很廣，工業(yè)用電動(dòng)機(jī)、生活用電動(dòng)機(jī)、民用設(shè)施用電動(dòng)機(jī)等都需要變頻技術(shù)來控制，從而達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、節(jié)能、運(yùn)行可靠安全的目的。由于我國(guó)真正意義上的變頻技術(shù)事業(yè)起步較晚，發(fā)展過程又比較緩慢，盡管有近些年的快速發(fā)展，也難以彌補(bǔ)先期發(fā)展時(shí)留下的不足。因此，我國(guó)變頻技術(shù)中常常會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題。本節(jié)我們就從變頻技術(shù)自身因素、人為因素、設(shè)備因素等對(duì)目前變頻技術(shù)在電機(jī)控制應(yīng)用的常見問題進(jìn)行分析。

2.1技術(shù)自身因素

變頻技術(shù)在電機(jī)控制的應(yīng)用出現(xiàn)的故障主要是變頻技術(shù)自身因素引起的，其中主要兩個(gè)問題分別是電氣設(shè)備和電氣系統(tǒng)。當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障多不涉及整個(gè)電機(jī)，但是能使電機(jī)控制受到影響，同時(shí)也能給用戶造成比較大的損失。如果當(dāng)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題，則會(huì)影響整個(gè)電機(jī)甚至是整個(gè)變頻技術(shù)在電機(jī)控制的應(yīng)用，從而產(chǎn)生極大的破壞力，使電機(jī)運(yùn)行失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生無法逆轉(zhuǎn)的損失。平常所見的問題大多都屬于自身所出現(xiàn)的問題，而一些電壓忽然極高忽然極低等極不穩(wěn)定情況多由于變頻引起。因此，準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)自身的哪個(gè)方面出現(xiàn)問題很重要。

2.2人為因素

人為因素就是指工作人員操作時(shí)出現(xiàn)失誤，對(duì)電器設(shè)備不正當(dāng)操作，或是疏忽大意。當(dāng)由于人為因素造成問題時(shí)，務(wù)必要保持冷靜，有條理地進(jìn)行搶救操作，減少損失尤為重要。若出現(xiàn)人員受傷，同時(shí)也要做好傷員的急救工作。人為因素造成故障常包括：（1）變頻器運(yùn)行中，突然切斷電源；（2）在未拉開變頻器電源的情況下，打開變頻器面板進(jìn)行檢查、處理缺陷。（3）變頻器24V控制回路中串入交流電源的情況也經(jīng)常出現(xiàn)。不管是哪種人為因素，只要出現(xiàn)問題，都需要及時(shí)的處理，要把問題在擴(kuò)大前解決，不能因此而影響到整個(gè)電機(jī)的正常運(yùn)行和電力安全，爭(zhēng)取把損失降到最低。人為因素造成的問題相對(duì)容易解決，因此再出現(xiàn)相關(guān)問題時(shí)要保持冷靜。

2.3設(shè)備因素

設(shè)備因素造成的變頻技術(shù)在電機(jī)控制的應(yīng)用障礙主要是指相鄰電氣設(shè)備的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾或者變頻控制的弱電信號(hào)遇到干擾造成的不利影響，主要表現(xiàn)在變頻器控制弱電信號(hào)受到相鄰電氣設(shè)備交流電源的磁干擾，使變頻器控制失靈或者錯(cuò)發(fā)報(bào)警信號(hào)以及變頻器24V控制回路受到相鄰運(yùn)行設(shè)備交流磁場(chǎng)干擾的情況。針對(duì)這些情況，我們主要采用將變頻器控制信號(hào)電纜改造為抗干擾屏蔽電纜，并對(duì)相鄰產(chǎn)生磁場(chǎng)的交流電源設(shè)備進(jìn)行磁場(chǎng)屏蔽措施，通過這兩種方式有效的解決了設(shè)備干擾因素對(duì)變頻器正常運(yùn)行的影響。

3、對(duì)問題的對(duì)策探討

盡管我國(guó)變頻技術(shù)在電機(jī)控制的應(yīng)用存在著諸多問題，但是這些問題都不是不能避免的。因此，這些問題都可以通過人們采取相應(yīng)恰當(dāng)?shù)拇胧┙鉀Q的。我們依據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了反復(fù)分析研究，并與一些專家學(xué)者積極溝通，初步提出了相應(yīng)的解決方法。當(dāng)然，問題的解決需要是具有時(shí)效性以及根本性的。下面我們就探討目前存在問題的對(duì)策，以此來對(duì)國(guó)家變頻技術(shù)在電機(jī)控制的應(yīng)用有所幫助。

3.1提高變頻系統(tǒng)的性能

解決這個(gè)問題首先要鼓勵(lì)創(chuàng)新，需要擁有越來越多的技術(shù)上的突破。鼓勵(lì)創(chuàng)新不能只停留在表面口號(hào)上，需要國(guó)家或者企業(yè)大力投入，把技術(shù)創(chuàng)新作為一項(xiàng)長(zhǎng)期的主要工作來抓。其次，我們可以設(shè)立相關(guān)獎(jiǎng)項(xiàng)，鼓勵(lì)更多的從業(yè)人員用更多的熱情投身到技術(shù)創(chuàng)新事業(yè)中來。最后，我們應(yīng)該加強(qiáng)政府與企業(yè)在變頻技術(shù)在電機(jī)控制的硬件設(shè)備方面的交流，更深入的開展技術(shù)創(chuàng)新的工作。提高變頻技術(shù)的性能不是單一的，需要結(jié)合其他相關(guān)技術(shù)共同協(xié)作。變頻技術(shù)在電機(jī)控制的應(yīng)用是相當(dāng)復(fù)雜的，硬件設(shè)備的每個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的技術(shù)檢測(cè)。提高變頻系統(tǒng)性能就可以解決問題的大半，對(duì)變頻技術(shù)的發(fā)展和革新具有重大意義。

3.2加強(qiáng)人員隊(duì)伍的建設(shè)

我們都知道一個(gè)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展需要優(yōu)秀的隊(duì)伍來提供動(dòng)力。其實(shí)變頻技術(shù)在電機(jī)控制的應(yīng)用最離不開的是專業(yè)的隊(duì)伍，因此我國(guó)在變頻技術(shù)在電機(jī)控制應(yīng)用的人員隊(duì)伍上存在的問題是很值得我們關(guān)注的，也是亟待解決的。我們可以增大對(duì)人才培養(yǎng)的力度，努力提升人員的整體素質(zhì)。其次，我們也可以完善相關(guān)制度，用制度去約束部分素質(zhì)不高的人員，減少變頻技術(shù)在電機(jī)控制應(yīng)用中的不合格人員。最后，我們應(yīng)該加強(qiáng)隊(duì)伍的整體建設(shè)，從大局出發(fā)，全面的提升電機(jī)變頻設(shè)備運(yùn)行的整體水平。因此加強(qiáng)變頻技術(shù)在電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的人員隊(duì)伍建設(shè)是解決們目前存在的很多問題的有效途徑。

3.3引入積分

積分環(huán)節(jié)的引用是為了消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度，以保證實(shí)際值對(duì)設(shè)定值的無靜差跟蹤。但積分環(huán)節(jié)的引入會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。實(shí)際中，積分作用常與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI控制器或者PID控制器。微分環(huán)節(jié)作用的引入，主要是為了改善控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。微分作用能反映系統(tǒng)偏差的變化規(guī)律，預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。微分作用的強(qiáng)弱取決于微分時(shí)間的大小，時(shí)間越大，微分作用越強(qiáng)，反之則越弱。

結(jié)語

變頻技術(shù)是一個(gè)很有前景的技術(shù)，在電機(jī)控制的應(yīng)用對(duì)解決能源問題也很大幫助，未來會(huì)應(yīng)用的更加廣泛。

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