變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用解析

劉利中

摘 要：在我國工業(yè)生產(chǎn)中合理控制電氣自動(dòng)化之中的變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)于我國工業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，因此應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)中廣泛運(yùn)用，在電機(jī)運(yùn)行中應(yīng)用其主要目的在于對(duì)能源的消耗有所降低，利用變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)上應(yīng)用可以快速的轉(zhuǎn)化電機(jī)的工作情況，使得電氣自動(dòng)化得到有效的控制，不僅適應(yīng)我國節(jié)能減排的新形勢(shì)，還可以有效促進(jìn)工業(yè)電氣自動(dòng)化中的變頻調(diào)速器得到全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；工業(yè)電氣；自動(dòng)化控制；運(yùn)用探究

1 變頻調(diào)速技術(shù)的內(nèi)涵

變頻控制技術(shù)主要集中在20世紀(jì)下旬，著名的德國學(xué)者提出的矢量控制理論，工業(yè)交流電機(jī)解耦模擬直流調(diào)速的原理，它的矢量變換，使交流調(diào)速性能達(dá)到直流調(diào)速技術(shù)的速度，在上世紀(jì)80年代，有一個(gè)德國學(xué)者提出的轉(zhuǎn)矩控制理論，在矢量控制來降低相對(duì)繁瑣的坐標(biāo)進(jìn)行合理的改造。這種方法的原理是根據(jù)逆變器的電壓在工作中，對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈和定子磁鏈之間進(jìn)行有效的控制，從而對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。這種控制方法使用起來比較方便，操作也比較簡單，對(duì)電機(jī)模型參數(shù)的要求也不是很高。由于頻率控制的出現(xiàn)，其自身的特點(diǎn)和性能，決定了它比直流調(diào)速電機(jī)效果更好，通過增加頻率控制的穩(wěn)定性，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的使用，同時(shí)具有實(shí)用性比較強(qiáng)，更適合長期發(fā)展科學(xué)技術(shù)，因此，頻率控制將取代DC速度是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。

2 變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

2.1 在電機(jī)單元模型中的應(yīng)用

變頻調(diào)速在電機(jī)單元模型中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電壓與電流情況做出合理的判斷，并通過數(shù)據(jù)采集的方式檢測(cè)出自動(dòng)化裝置運(yùn)行的基本參數(shù)。（2）變頻調(diào)速系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)第一時(shí)間報(bào)送到客戶終端，并根據(jù)電流量進(jìn)行規(guī)劃，通過電機(jī)中磁體與軸承的轉(zhuǎn)換方向來對(duì)應(yīng)數(shù)值進(jìn)行反饋，并設(shè)定調(diào)頻的時(shí)間和速率。（3）在變頻器的選擇上，我們通常會(huì)以芯片功能的考察為主。結(jié)構(gòu)優(yōu)異的變頻器能夠根據(jù)系統(tǒng)中的傳感信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并將每一部分與相應(yīng)的電路模塊相對(duì)應(yīng)。（4）如果電機(jī)中出現(xiàn)電阻并聯(lián)的情況，變頻器可以將離散的部分集合起來，并對(duì)客戶終端的數(shù)據(jù)傳送結(jié)果進(jìn)行分析，以體現(xiàn)阻值的均等性，達(dá)到節(jié)能的具體要求。

2.2 變頻技術(shù)在電機(jī)組系統(tǒng)的應(yīng)用

變頻器技術(shù)在電機(jī)組技能系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：（1）系統(tǒng)能夠根據(jù)聯(lián)動(dòng)裝置的工作情況對(duì)整體線路進(jìn)行布局。在電機(jī)數(shù)量較少的情況下，變頻機(jī)可以與驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)合，并對(duì)較高的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免高負(fù)荷的現(xiàn)象發(fā)生。（2）在電路的配制方面，變頻系統(tǒng)內(nèi)部也可以參照標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)劃分運(yùn)行模塊，并將每個(gè)獨(dú)立的部分都集中到一個(gè)平臺(tái)上，以主電路作為電網(wǎng)的調(diào)控系統(tǒng)，采取電壓逆變的方式來傳遞能量。調(diào)頻器與自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合能夠使電力參數(shù)在客戶終端顯示出來，并體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的靈活性調(diào)整。在用電高峰期，系統(tǒng)也能夠根據(jù)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)頻率來達(dá)到模式切換的目的，并啟動(dòng)檢測(cè)中心的仿真保護(hù)模式。

2.3 變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)節(jié)能方面的應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)節(jié)能方面的效果非常顯著。首先，在電機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，變頻感應(yīng)器會(huì)將設(shè)備內(nèi)所累積的緩沖脈波予以發(fā)布，并進(jìn)入工作狀態(tài)。如果超過了變頻器中所限定的數(shù)值，客戶終端會(huì)立即發(fā)出警示，并針對(duì)系統(tǒng)中所顯示的結(jié)果來重新設(shè)定信號(hào)，實(shí)現(xiàn)速度的安全調(diào)控。最重要的是，變頻器可以在電力系統(tǒng)中設(shè)定節(jié)點(diǎn)，以繼電器作為控制中心，對(duì)電壓回路進(jìn)行規(guī)劃。如果電壓或電流超出了標(biāo)準(zhǔn)額定值的20%，則說明自動(dòng)化系統(tǒng)的啟動(dòng)速率過高，出現(xiàn)了不必要的耗能情況。而變頻器系統(tǒng)中的預(yù)警中心會(huì)進(jìn)行警報(bào)，指示燈也將由綠色變?yōu)榧t色，提示工作人員進(jìn)行重置。

2.4 變頻器在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用結(jié)果

經(jīng)過變頻器中數(shù)據(jù)的收集和電壓的均衡制定規(guī)劃，電動(dòng)自動(dòng)化的工作效率得到了提升。首先，在同樣的能量消耗下，變頻器技術(shù)的融入會(huì)使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)更加快速，并有大于一般的電能儲(chǔ)存在自動(dòng)化設(shè)備中。但在傳統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械運(yùn)行中，還會(huì)出現(xiàn)能量負(fù)化的現(xiàn)象。其次，傳統(tǒng)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)中心主要依靠電壓的設(shè)定來完成，容易出現(xiàn)啟動(dòng)器失效等情況，消耗大量的電能。而變頻系統(tǒng)的融入則可以規(guī)避這種情況，在制定電氣參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對(duì)電力的流轉(zhuǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督。

3 變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的具體案例分析

3.1 變頻調(diào)速器的應(yīng)用環(huán)境

變頻調(diào)速系統(tǒng)的靈活性非常高。它能夠根據(jù)電源運(yùn)動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，并在數(shù)據(jù)集合的基礎(chǔ)上規(guī)劃電機(jī)參數(shù)。如果電機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率過高，系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)將信息反饋到監(jiān)督平臺(tái)中，并依照相應(yīng)的指令進(jìn)行調(diào)動(dòng)，以達(dá)到靈活控制的目的。假定變頻調(diào)速器的狀態(tài)良好，其工作速度可達(dá)20ms，精度可達(dá)閉環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)率的95%。同時(shí)，自動(dòng)化與變頻系統(tǒng)相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)電能的優(yōu)化。自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)中心主要依靠電壓的設(shè)定來完成，容易出現(xiàn)啟動(dòng)器失效等情況，消耗大量的電能。而變頻系統(tǒng)的融入則可以規(guī)避這種情況，在制定電氣參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對(duì)電力的流轉(zhuǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督。

3.2 具體應(yīng)用案例

在電動(dòng)機(jī)的整體規(guī)劃過程中，設(shè)計(jì)者對(duì)調(diào)頻器中的轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器進(jìn)行完善。首先，根據(jù)兩類比較器作用的不同設(shè)定參考數(shù)值。一般情況下，轉(zhuǎn)矩比較器的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為每次0.05s，磁通比較器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為0.02s/次。每個(gè)磁通感應(yīng)器在一個(gè)節(jié)點(diǎn)處會(huì)出現(xiàn)一定的滯留時(shí)間。如果在電源接通的瞬間變頻器的塑速率加快，則說明其電容和電池容量在限定的范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)大幅度變化的情況。反之，則說明變頻器的磁通感應(yīng)中心的信息不靈敏。工作人員將變頻器在自動(dòng)化電動(dòng)機(jī)中進(jìn)行使用，并根據(jù)其中的引腳位置進(jìn)行連接，得出以下結(jié)果：大容量變頻器在電源啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量收集，其中80%的數(shù)據(jù)在服務(wù)終端會(huì)得到回饋，20%的電能則會(huì)消耗出去。電網(wǎng)將這部分能量儲(chǔ)存起來，并選擇一個(gè)單元進(jìn)行電阻制動(dòng)。變頻調(diào)速技術(shù)的融入能夠?qū)⒑哪芰枯^大的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，并根據(jù)具體的情況做出合理有效的規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

3.3 變頻器在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用結(jié)果

經(jīng)過變頻器中數(shù)據(jù)的收集和電壓的均衡制定規(guī)劃，電動(dòng)自動(dòng)化的工作效率得到了提升。首先，在同樣的能量消耗下，變頻器技術(shù)的融入會(huì)使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)更加快速，并有大于一般的電能儲(chǔ)存在自動(dòng)化設(shè)備中。但在傳統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)械運(yùn)行中，還會(huì)出現(xiàn)能量負(fù)化的現(xiàn)象。其次，傳統(tǒng)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)中心主要依靠電壓的設(shè)定來完成，容易出現(xiàn)啟動(dòng)器失效等情況，消耗大量的電能。而變頻系統(tǒng)的融入則可以規(guī)避這種情況，在制定電氣參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對(duì)電力的流轉(zhuǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督。最后，在電阻數(shù)值相同的電容器中，變頻自動(dòng)化裝備的信號(hào)檢測(cè)速度要比傳統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)高，平均每秒多出500條信息左右，具備了極高的靈敏性。因此，使用時(shí)可以通過輸出功率的控制來達(dá)到電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的目的，實(shí)現(xiàn)再生能源的存儲(chǔ)，為能源的節(jié)約創(chuàng)造有利條件。

4 結(jié)束語

總而言之，變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)降低生產(chǎn)能耗，保證生產(chǎn)的安全和質(zhì)量，滿足電氣自動(dòng)化和控制的需要，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。在未來的調(diào)速器的設(shè)計(jì)，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)要求不斷提高的功能，如果有必要，需要不斷創(chuàng)新，在創(chuàng)新產(chǎn)品的改進(jìn)，使其在工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用不僅可以減少工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能耗的變頻器，但還可以有效地改善生產(chǎn)工藝條件，創(chuàng)造更多的便利條件，適應(yīng)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的形勢(shì)。

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