PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用

摘? 要：當(dāng)前，隨著相關(guān)自動化控制技術(shù)、智能技術(shù)等快速發(fā)展，電氣自動化程度正在不斷提升，相關(guān)的電氣自動化設(shè)備也得到廣泛應(yīng)用，目前生產(chǎn)對于節(jié)能減耗的要求不斷嚴(yán)格。使企業(yè)保持自身的生產(chǎn)競爭優(yōu)勢，須不斷提升其技術(shù)水平，對此，強(qiáng)化變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用很有必要。該文對PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，分析變頻器及其節(jié)能基本原理，并探究變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和在電氣自動化設(shè)備中的具體應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻節(jié)能技術(shù);電氣自動化設(shè)備

中圖分類號：TM76? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）03-0173-03

Abstract：At present，with the rapid development of related automation control technology and intelligent technology，the degree of electrical automation is constantly improving，and related electrical automation equipment has been widely used. At present，the production requirements for energy saving and consumption reduction are constantly strict. In order to maintain the competitive advantage of production，enterprises must constantly improve their technical level. Therefore，it is necessary to strengthen the application of frequency conversion and energy saving technology. This paper introduces the application of PLC frequency conversion energy saving technology in electrical automation equipment，analyzes the frequency converter and its basic principle of energy saving，and explores the application advantages of frequency conversion energy saving technology and the specific application in electrical automation equipment.

Keywords：PLC;frequency conversion and energy saving technology;electrical automation equipment

0? 引? 言

電氣自動化設(shè)備對于能耗有一定的要求，一些電氣自動化設(shè)備的電能消耗比較大，造成生產(chǎn)中的能耗增大，整體的能耗成本也提高了。電能的消耗也需要付出一定的環(huán)境代價，因此，提倡要發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì)，就需要不斷降低能耗，促進(jìn)整體電氣自動化設(shè)備使用效率提升，公司是以箱式變電站、風(fēng)電、光伏專用箱式變電站、高低壓開關(guān)柜、干式變壓器、油浸變壓器產(chǎn)品為主導(dǎo)，集研發(fā)、制造與銷售為一體的高科技企業(yè)，變頻節(jié)能技術(shù)在研發(fā)設(shè)備中應(yīng)用普遍，為了減耗生產(chǎn)過程中的能耗，越來越多的人加入到研究中。

1? 變頻器及其節(jié)能原理

1.1? 變頻器的組成結(jié)構(gòu)

變頻器主要應(yīng)用的是變頻技術(shù)以及微電子技術(shù)，主要是通過針對電機(jī)工作電源頻率的方式進(jìn)行改變來實現(xiàn)對于交流電動機(jī)相關(guān)控制設(shè)備的有效控制，就變頻器的主要組成機(jī)構(gòu)來看，包含了整流、逆變、濾波、檢測單元、驅(qū)動單元、制動單元等主要結(jié)構(gòu)，其主要的工作方式是通過針對電源頻率進(jìn)行改變，實現(xiàn)對于電源電壓的改變，按照電機(jī)的運(yùn)行需要為電機(jī)提供相應(yīng)的電源和電壓支持，實現(xiàn)智能變頻和調(diào)速目標(biāo)。此外，在變頻器中，還包含了一些保護(hù)功能，可以實現(xiàn)過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過載保護(hù)等。目前，變頻器在自動化生產(chǎn)和控制中的應(yīng)用越來越廣泛，在提升電氣自動化設(shè)備的運(yùn)行效率上具有顯著作用。

1.2? 變頻器節(jié)能原理

就變頻器的節(jié)能原理來看，主要是通過電力半導(dǎo)體的通斷功能對于工頻電源進(jìn)行頻率的調(diào)整和控制來達(dá)到對于設(shè)備電能控制的一種設(shè)備。目前市場中應(yīng)用廣泛的變頻器主要采用的交流電-直流電-交流電的變頻控制模式，可以首先將工頻交流電源在整流器的作用下變成直流電源，在通過將直流電源按照一定的電壓和頻率的控制來為電機(jī)提供必要的交流電，保證電機(jī)的運(yùn)作，同時實現(xiàn)對于電能的節(jié)約。在變頻器的電流系統(tǒng)中，包含了整流、中間直流、逆變以及控制這幾個重要結(jié)構(gòu)，其中的整流環(huán)節(jié)可以劃分為三相橋式不可控整流器，逆變部分可以分成IGBT三相橋式逆變器，并以PWM的波形進(jìn)行輸出，中間的直流環(huán)節(jié)也可以根據(jù)濾波、直流儲能以及緩沖無功功率等實現(xiàn)。

實現(xiàn)變頻器的調(diào)速控制是保證設(shè)備能夠進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵，能夠有效控制供電電流頻率，并根據(jù)相應(yīng)的電壓調(diào)節(jié)需要，為電機(jī)的運(yùn)行提供有效的電能支持。在轉(zhuǎn)速變化的前提下，能夠確保電機(jī)能夠高效運(yùn)作，對于有效降低能耗，改善電機(jī)啟動效果，達(dá)到對于電機(jī)的有效保護(hù)以及對于相關(guān)負(fù)載設(shè)備的保護(hù)都具有顯著作用，能夠有效延長電機(jī)使用壽命，此外，變頻設(shè)計還能夠有效提升電機(jī)的相關(guān)負(fù)載設(shè)備的精確性，相關(guān)實踐證明，將變頻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機(jī)、泵類的設(shè)備驅(qū)動控制領(lǐng)域，也能夠發(fā)揮較好的節(jié)能減耗的作用，對于設(shè)備的節(jié)電效率能夠達(dá)到30%～50%左右，節(jié)能效果比較突出。

2? PLC技術(shù)及其在電氣自動化控制中的應(yīng)用優(yōu)勢

PLC也就是可編程邏輯控制器，是在現(xiàn)代化生產(chǎn)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種編程控制技術(shù)，這種技術(shù)是基于現(xiàn)階段市場對于生產(chǎn)的需要發(fā)展來的，主要是為小批量、多品種的產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計的自動化控制技術(shù)。PLC技術(shù)自問世以來，就得到廣泛的重視和應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，和數(shù)控技術(shù)、工業(yè)人工智能技術(shù)、CAD技術(shù)并稱為工業(yè)自動化的支柱性技術(shù)。當(dāng)前，信息技術(shù)以及工業(yè)自動化程度不斷提升，PLC技術(shù)也處于高速發(fā)展時期，向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，在促進(jìn)中央處理器的運(yùn)算速度、精確度提升上具有顯著作用，同時，還開發(fā)了適用于過程控制以及運(yùn)動控制的功能模塊，能夠讓這一控制技術(shù)在工業(yè)自動化中發(fā)揮重要作用。此外，PLC技術(shù)中還具備網(wǎng)絡(luò)及通信功能，能夠連接全部編程以及通用輸入設(shè)備，能夠通過相關(guān)總線來進(jìn)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建構(gòu)，能夠為工業(yè)自動化提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

在PLC技術(shù)應(yīng)用中，采樣輸入、自動化程序以及輸出刷新系統(tǒng)等是最主要的技術(shù)應(yīng)用流程，通過數(shù)據(jù)掃描的形式進(jìn)行采樣輸入，在完成輸入后，能夠進(jìn)行相應(yīng)的輸出以及刷新，還需要關(guān)注的是，PLC技術(shù)的應(yīng)用順序也是自上而下的，在輸出和刷新的過程中，能夠借助中央處理器以及I/O映像狀態(tài)及上一過程中的輸入數(shù)據(jù)來實現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，在完成電路鎖存后，進(jìn)行外設(shè)驅(qū)動實施操作。所以在當(dāng)前的PLC技術(shù)應(yīng)用中，相關(guān)的開關(guān)控制、順序控制、閉環(huán)控制中都是可以實現(xiàn)的，這一技術(shù)在設(shè)計中也很靈活，操作起來也比較方便，能夠應(yīng)付復(fù)雜的環(huán)境。就PLC變頻控制技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用來看，優(yōu)勢比較突出，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

第一，PLC變頻控制技術(shù)對于提升相關(guān)電氣自動化設(shè)備的運(yùn)行效率具有顯著作用，能夠?qū)崿F(xiàn)直接的節(jié)能減耗目標(biāo);

第二，PLC變頻控制技術(shù)具有較好的技術(shù)穩(wěn)定性，整體來說比較簡單，所以能夠有效地確保相關(guān)電氣設(shè)備的有效運(yùn)行，保證電氣設(shè)備能夠達(dá)到預(yù)期的效果;

第三，PLC變頻控制技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)的相關(guān)功能比較多，可以在相應(yīng)電氣裝置中實現(xiàn)有效應(yīng)用，能夠適應(yīng)相關(guān)電氣設(shè)備的復(fù)雜多樣的電氣控制需要，借助PLC變頻控制技術(shù)，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)電氣設(shè)備在使用中出現(xiàn)的操作過于復(fù)雜，整體應(yīng)用操作繁瑣的現(xiàn)狀，促進(jìn)電氣自動化水平不斷提升。

3? PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的具體應(yīng)用

3.1? 在電梯系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

就PLC變頻節(jié)能技術(shù)在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用來看，其發(fā)揮的節(jié)能效益比較突出，電梯作為當(dāng)前城市化建設(shè)中不可或缺的重要設(shè)備，其運(yùn)轉(zhuǎn)時長長，需要隨時保持待機(jī)狀態(tài)，其中還涉及和很多電氣設(shè)備的關(guān)聯(lián)，整體的構(gòu)成比較復(fù)雜，所以實際能耗也比較高。要針對電梯實施節(jié)能設(shè)計，是十分必要的，在電梯系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計中，首先要保證電梯運(yùn)行的安全性，其次才是變頻節(jié)能技術(shù)的引入，可以通過使用重物來對于曳引機(jī)拖動負(fù)載時產(chǎn)生的轎廂質(zhì)量變化情況來實現(xiàn)合理的動量調(diào)節(jié)，保證在降低電梯系統(tǒng)整體能耗的情況下進(jìn)行。一般情況下，電梯在啟動后相關(guān)負(fù)載情況就會隨之產(chǎn)生，這時候電梯內(nèi)部的電動機(jī)功率以及電流值就會不斷上漲，PLC變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，能夠?qū)㈦娞菹到y(tǒng)的變動損耗值以及固定損耗值控制保持在同一標(biāo)準(zhǔn)，確保電機(jī)能夠保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，這一技術(shù)的應(yīng)用原理是通過電頻機(jī)械動能以及三相交流變頻電壓控制，確保電梯需要的曳引機(jī)機(jī)械動能得到有效的發(fā)揮，借助控制芯片來確保機(jī)械動能能夠穩(wěn)定釋放。

3.2? PLC變頻節(jié)能技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于我國目前的變頻技術(shù)來看，其在實際的企業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用比較多，在空調(diào)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，對于發(fā)揮暖通設(shè)備的節(jié)能功效具有重要作用。目前的建筑空調(diào)系統(tǒng)在實際的運(yùn)行中需要用到很多的電氣自動化設(shè)備，所以空調(diào)的能耗是很高的，以往人們感嘆買得起空調(diào)但是用不起，就是強(qiáng)調(diào)空調(diào)的電能消耗大?，F(xiàn)階段，空調(diào)成為廣泛應(yīng)用的家電，而其變頻節(jié)能也成為主要賣點(diǎn)之一，借助相關(guān)的PLC變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，對于降低空調(diào)系統(tǒng)的整體能耗具有顯著作用，對于切實提升節(jié)能效果意義重大。在空調(diào)系統(tǒng)中，水系統(tǒng)以及風(fēng)系統(tǒng)是兩大組成部分，在變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用匯總，借助電動二通閥實現(xiàn)對于水系統(tǒng)的末端裝置調(diào)節(jié)，不斷調(diào)整其相關(guān)流量，且設(shè)計中的冷水主管道以及熱水主管道是相對獨(dú)立的，冷凝管熱水不會流經(jīng)同一管道，能夠?qū)崿F(xiàn)對于能耗的節(jié)能控制，在冷熱水主管道中設(shè)計異程式建設(shè)法，支管道采用同程式建設(shè)法，因此相關(guān)工作人員能在空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)房的分水器中設(shè)計相關(guān)的動態(tài)平衡閥，確保相關(guān)環(huán)路供水管配置有效性。這種情況下，在冷水系統(tǒng)流量出現(xiàn)變化的情況下，相關(guān)支管道依然能夠保持平衡狀態(tài)，為系統(tǒng)的制冷提供必要的支持，還能夠滿足供暖需要。此外，相關(guān)工作人員能夠在空調(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行智能軟件的安裝，這樣就能夠針對空調(diào)水泵電壓實施調(diào)節(jié)，在相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)計風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)以及新風(fēng)系統(tǒng)，這樣空調(diào)一年的制冷制熱都能夠有效實現(xiàn)，還能夠降低整體的能耗。

空調(diào)企業(yè)根據(jù)市場的發(fā)展需要，正在積極強(qiáng)化技術(shù)提升和應(yīng)用，才能切實提升整體的能效指標(biāo)水平，促進(jìn)能效達(dá)標(biāo)，實現(xiàn)節(jié)能減耗目標(biāo)。為適應(yīng)這一能效指標(biāo)要求，相關(guān)的企業(yè)也在積極嘗試進(jìn)行能效指標(biāo)改造，探索有效的升級技術(shù)應(yīng)用。例如，2017年，LG中央空調(diào)推出最新一代風(fēng)冷多聯(lián)機(jī)產(chǎn)品：MULTI V5，其APF能效指標(biāo)再上一個新臺階，集節(jié)能和高技術(shù)性能于一身，再次刷新LG的空調(diào)專業(yè)技術(shù)，MULTI V5的面世為客戶的節(jié)能需求提供更加有力的保障。

4? 結(jié)? 論

PLC變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用對于切實提升整體電氣自動化水平具有顯著作用，在實際的應(yīng)用中，具有很好的效益。目前的這一技術(shù)在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用，是綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要節(jié)能技術(shù)。

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作者簡介：石艷春（1979-），女，漢族，遼寧鐵嶺人，工程師，研究生，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化。