變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用

齊正

摘 要：隨著電子技術以及電氣元件的不斷升級，變頻調速技術也有了質的飛躍，在許多的工業(yè)電氣自動化領域都得到了實現(xiàn)，將變頻調速技術應用在工業(yè)電氣自動化之中，不僅提高了電氣設備整體集成化程度，再一個提升了工業(yè)電氣設備的使用效率。頻調速技術，是指通過使用者來調節(jié)電動機的實際使用的電源的頻率，經(jīng)過設備內部的比例運算，從而達到改變電機轉速的目的。擴展一點，實際電氣工業(yè)應用的變頻器就是使用變頻調速技術實現(xiàn)對設備電機高低速轉化的設備，其中主要應用的技術有電源的變換技術，以及相關模擬電力電子技術以及PC端控制。在實際的使用中，主要是針對工業(yè)用的電機，通常使用的領域有，給排水，機械加工以及棉紡織的自調勻整領域。

關鍵詞：變頻調速技術；電源頻率；工業(yè)領域

引言：

變頻調速技術，最核心的原理是，通過改變電動機的電源頻率，已達到調節(jié)電機轉速的目的。

跟隨整體電子技術的發(fā)展，以及相關的電力電子技術器件的升級，變頻調速技術的研究領域也迅速的發(fā)展起來了，該技術由于使用的范圍廣，而且依托該技術來發(fā)出來的變頻器的使用效率十分的穩(wěn)定，所以得到了非常高的使用率，并在工業(yè)領域的實際使用中得到了非常好的反饋。比如在紡紗機的自調勻整領域的實際使用時，能夠實現(xiàn)較高精度的調節(jié)，使所開出來的棉條的勻整度十分可靠。

除此之外，在軍工領域中，變頻調速技術的穩(wěn)定性也十分的可靠，在生產(chǎn)軍事工業(yè)所使用的設備的時候，能夠確保同一批所生產(chǎn)出來的設備之間存在的誤差率小于3%。

一、變頻調速技術簡介

（一）變頻調速技術的發(fā)展歷史

變頻技術，是在21世紀初才大規(guī)模的投入到實際的工業(yè)領域的使用中的。這和整個電力電子技術的發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系，隨著第三次工業(yè)革命以來，微電子技術以及電腦的發(fā)展，使整個電氣的研究有了非常豐富的資源庫，以及相關的電氣參數(shù)。

在2005年的時候，變頻調速技術得到了質的飛躍。并隨著時間的推移，電力電子技術的不斷完善，以及電腦控制的智能化，變頻調速技術飛速的發(fā)展，除了單一的調速功能之外，還搭載了誤差自修正功能，以及對于電氣設備的保護電路。

（二）變頻調速技術的主要優(yōu)勢

整個電氣設備的變頻調速技術，是通過調節(jié)發(fā)電機的電源的頻率來實現(xiàn)電機的轉速。整個控制的環(huán)節(jié)十分的簡單，整個控制的方法十分的簡單，只需要根據(jù)設備對于電機轉速的要求來進行調節(jié)就可以實現(xiàn)。

除了操作簡單這一優(yōu)勢之外，變頻調速技術的穩(wěn)定性也是同類控制器之中最為穩(wěn)定的調節(jié)系統(tǒng)之一。這主要體現(xiàn)在變頻調速技術改變電源頻率之后，整個設備只會根據(jù)電氣參數(shù)而動作，是單工輸送，不牽扯到數(shù)據(jù)反饋回來之后的運算或者監(jiān)測，反應時間迅速[1]。

（三）變頻調速技術的劣勢

變頻調速技術雖然有眾多的優(yōu)點，但是也存在著許多的缺點。

基于變頻調速技術所開發(fā)的變頻器，由于其電力電子器件的高度集成化，所以對于整個電氣設備的散熱工作十分重要，和以電路板為主的控制電路相比較，變頻器需要搭載散熱風扇，以及散熱片。

以上兩種都屬于變頻器的輔助元件，一方面增加會增加整個變頻器的設計成本，再一個方面，會增加變頻器的體積[2]。

二、工業(yè)電氣自動化控制簡介

（一）工業(yè)電氣自動化控制發(fā)展歷史

工業(yè)電氣信息化時代，造就了許多基于智能化控制器的崛起，其中就包含以變頻調速技術為主的變頻器，以及以集成數(shù)字電子技術晶體管為主的電路控制板，都是該時代的產(chǎn)物[3]。

從第一次工業(yè)革命開始，蒸汽織布機的發(fā)明讓所有的實業(yè)家看到了工業(yè)控制自動化為其帶來的經(jīng)濟利益，以及未來工業(yè)技術的發(fā)展方向。

到如今的現(xiàn)代化信息時代，基于高層次的電力電子技術水平，工業(yè)電氣自動化的發(fā)展已經(jīng)到了如火純情的境界[4]。

（二）工業(yè)電氣自動化控制的主要優(yōu)勢

工業(yè)電氣的自動化控制，是現(xiàn)代化社會工業(yè)領域最主要的控制方式。主要優(yōu)勢在于三個方面。

首先，工業(yè)電氣的自動化控制可以大量的減輕人工成本。由于工業(yè)領域的特殊性，工廠為了確保工期以及工作量按時達標，工廠需要24小時運轉才能確保最大化的利潤率，基于此，所有的設備如果都配置人工進行操作，則會對整個產(chǎn)業(yè)利潤造成極大的影響。

其次，工業(yè)電氣的自動化控制非常的便捷。在實際的使用中，只需要根據(jù)工藝要求對設備的電氣參數(shù)進行調節(jié)，就可以實現(xiàn)設備的自主化運行，不需要在對設備增加人工去操作。

三、變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用

（一）變頻調速技術在紡織工業(yè)的應用

紡織行業(yè)作為基礎性的工業(yè)之一，在整個國民生產(chǎn)以及人民需求方面起著無可替代的作用。而棉條的特殊性在于，無法精細的對棉條的質量進行控制，所以在高質量的紡織要求下，只有通過電力電子技術去盡量的對整個紡織設備調整，以求讓開出來的棉條盡量的貼合實際的工業(yè)要求。

而變頻調速技術的應用，能夠對整個紡織設備有一個更還的控制，通過對紡織設備電氣參數(shù)的設定，來實現(xiàn)棉條的勻整。實際的工作原理在于，通過紡紗機的羅拉傳感器，將采集到的棉條數(shù)據(jù)輸出到控制電路板上，再由電路板的計算之后，輸出到變頻器中，再根據(jù)變頻器內部的參數(shù)設計，而輸出給電機，以達到電機轉速的變化。電機的轉速改變，達到了對棉條的粗細的控制，經(jīng)過調節(jié)之后，棉條的質量就處于一個相對合理的范圍之內。整個紡織機的電氣自動化控制再次運行，循環(huán)的進行。

（二）變頻調速技術在給排水領域的應用

變頻調速技術在給排水領域的應用主要體現(xiàn)在建筑施工項目之中。

在建筑電氣施工項目上，給排水工程十分的重要。因為整個給排水項目牽扯到了整個建筑工程的正常使用。

一般建筑高層的給排水項目，主要的工作內容是對整個建筑正常的進行供水，需要考慮到整個建筑的用水量，以及水壓的調節(jié)等各個方面的內容。在搭載了變頻調速技術以后，就可以實現(xiàn)建筑的給排水項目的自動化程度。主要的工作流程是，在整個建筑的供水口加裝一個壓力傳感器，對整個建筑出水的水壓做一個數(shù)據(jù)的采集，在采集完數(shù)據(jù)之后，將水壓的相關數(shù)據(jù)發(fā)送到控制回路之中，在控制回路經(jīng)過內部的運算之后，觸發(fā)變頻器的參數(shù)自調，在變頻器的參數(shù)調節(jié)之后，給到整個給排水的水泵，按照所計算出來的水壓來對整個建筑進行供水。

（三）變頻調速技術在軍工領域的應用

變頻調速技術應用十分廣泛，其中也包括對精度要求非常高的軍事工業(yè)領域，在實際生產(chǎn)軍工特工的設備的時候，由于軍事工業(yè)部門對于整個設備的電氣以及相關的機械要求十分的高，所以需要通過變頻調速技術來對加工所使用的設備進行精確的調節(jié)，實際使用時，變頻器對于電機的控制，可以使電機的轉速被精確在正負5轉以內的水平，該水平足夠滿足整個軍事工業(yè)對于其所使用的設備的精度的要求。

除此之外，在軍工領域中，變頻調速技術的穩(wěn)定性也十分的可靠，在生產(chǎn)軍事工業(yè)所使用的設備的時候，能夠確保同一批所生產(chǎn)出來的設備之間存在的誤差率小于3%。

四、結束語

變頻調速技術的使用，大大提高了整個工業(yè)電氣自動化領域的使用效率。

變頻調速技術在實際的使用過程中，操作非常的便捷。在使用時，只需要根據(jù)對于工業(yè)設備的要求，調節(jié)其電器有關的參數(shù)，從而實現(xiàn)自動控制的目的。整個變頻調速技術是基于電力電子技術的發(fā)展而實現(xiàn)的，依托電力電子技術以及模擬電力電子技術，還有相關數(shù)字電子技術基礎所開發(fā)出來的，對于工業(yè)自動化控制領域的研究以及應用十分有利。

參考文獻：

[1]田彪. 變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用分析[J]. 科技展望， 2015（32）.

[2]韓齊麗， 王娜， 董琳. 變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用[J]. 中國機械， 2013（7）：72-73.

[3]杜堅， 何振. 變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的應用初探[J]. 科學與財富， 2017（14）.

[4]孫明. 變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的運用探究[J]. 環(huán)球市場， 2016（15）：136-136.