變頻調速技術及其在工業(yè)電氣自動化控制中的應用探析

劉俊 盧禹煒

摘 要：在工業(yè)電氣自動化控制中，變頻調速技術應用普遍，使電氣設備工作效率得到明顯提升，實施效果非常好。文章簡要論述變頻調速技術原理及特點，從多個方面，深入探討該技術在工業(yè)電氣自動化控制的應用，便于后續(xù)各項工作開展和實施。

關鍵詞：變頻調速;工業(yè)電氣;自動化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.136

0 前言

以往工業(yè)電氣控制系統(tǒng)成本消耗大，人力物力資源浪費嚴重，還會對環(huán)境產生干擾。自半導體技術發(fā)展以來，變頻調速技術應用范圍不斷擴大，無論在工業(yè)生產，還是家用電器方面均得到了普及。依據(jù)工業(yè)電氣自動化控制特點、內容、要求等，對該技術進行靈活運用，提高工業(yè)生產效率，實現(xiàn)工業(yè)電氣自動化控制工作目標。

1 變頻調速技術原理

變頻技術相對比較復雜，依托磁極對數(shù)、電機轉速、電源等各設備間的關系，對其進行定義。處于工作狀態(tài)下的電動機，依托程序編寫，對其轉速、電源等各指標進行控制，使工作頻率發(fā)生改變，科學控制電機轉速。其中，變頻調速技術主要構成元素有自適應電機模型、脈沖優(yōu)化選擇器、比較器。其中，自適應電機模型作用在于控制電動機工作電壓、電流等，通過這種方式，對電機工作性質加以識別，對電機轉速進行控制。脈沖優(yōu)化選擇器則是在電機工作范圍已知時，把相關工作信號確定下來，并在工作狀態(tài)下，適當緩沖脈沖信號，確保各功能模塊保持正常工作[1]。比較器模型則把轉矩與磁通功能數(shù)值和常規(guī)工作狀態(tài)進行比較。通常情況下，單次比較頻率以20s為宜，依據(jù)結果，對調節(jié)器輸出、磁場轉變等相關情況進行準確判斷，確保電氣設備達到良好的變頻調速效果。

2 變頻調速技術特點

變頻調速技術以交流電動技術為依托，對直流電動機應用缺陷進行彌補。因變頻調速控制系統(tǒng)結構簡單，設置過程簡便、安全，靈活運用變頻技術，有助于增強電氣設備強度，使之更加可靠、耐用，提高數(shù)據(jù)動態(tài)頻率。該技術使以往220V電壓工作模式發(fā)生明顯改變，即使電壓不足220V，仍然能夠正常工作，節(jié)省電力。這一技術背景下，選擇交—直—交系統(tǒng)控制裝置或者交—交系統(tǒng)控制裝置均可。節(jié)約電能的同時，還能夠使該系統(tǒng)工作效率得到明顯提高。

3 變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中應用

3.1 礦井指示器保護

由于煤礦井下環(huán)境復雜，需要依托多重保護機制，對工作狀態(tài)下的電氣提升設備進行保護，確保該電氣設備工作正常。其中，電氣設備深度指示器非常關鍵。煤礦井下工程實踐中，倘若深度指示器無法發(fā)揮作用，會干擾整體電氣設備系統(tǒng)，使該系統(tǒng)處于不良工作狀態(tài)。通過對變頻調節(jié)設備進行調節(jié)，科學檢查深度指示器，并對工作電機進行啟動，疊加處理周期內編碼脈沖，比對編碼器、比較器脈沖，以此為依據(jù)，對設備能否正常運行加以判斷。如果比較前后數(shù)據(jù)并無太大差別，表明深度指示器存在漏洞、問題，需要及時檢修變頻調度設備，保證檢修頻率達標[2]。

3.2 等速區(qū)間超速控制保護

電機拉動設備應用普遍，在等速區(qū)間運行，需要借助變頻調速技術實施保護。其優(yōu)勢在于能夠對電機拉動設備過載、超速情況實施預警，以此對機器設備能否控制提升設備運行速度進行監(jiān)控。通常情況下，電機拉動設備常規(guī)工作速率在設備運行15%以下。倘若超過該數(shù)值，變頻系統(tǒng)設備運行速度會明顯下降，隔開系統(tǒng)安全回路，以緊急制動設備為載體，對系統(tǒng)設備運行速度加以控制，對電機拉動設備過載行為實施預警。嚴格控制設備運行速度，使之在10%以內，常規(guī)運行速度下，系統(tǒng)保持正常、穩(wěn)定工作。通過這種方式，對區(qū)間超速、過載行為進行有效控制。

3.3 減速區(qū)段低速控制保護

在變頻調速技術應用過程中，減速區(qū)間控制也非常關鍵，能夠使設備穩(wěn)定控制得到明顯提升。倘若系統(tǒng)減速至設備限定位置，需要立刻采取相關控制保護措施。同步使用變頻設備和PLC設備，將二者結合起來，對速度實施監(jiān)控，完成取樣工作。還要多次核對數(shù)據(jù)值、安全設定值這兩項指標，確保在減速區(qū)段系統(tǒng)不會出現(xiàn)問題、漏洞[3]。倘若速度超出這個范圍，向系統(tǒng)中心發(fā)出安全警告，繼而對設備運行過程進行實時控制，確保達到良好的系統(tǒng)減速控制調節(jié)效果。

4 結束語

綜上所述，變頻調速技術以其獨特的優(yōu)勢和作用，被廣泛應用到工業(yè)電氣自動化控制工作中，應用效果好，備受青睞。依據(jù)工業(yè)電氣自動化控制工作內容、要求，依托變頻調速技術特點及原理，從礦井指示器保護、等速區(qū)間超速控制保護、減速區(qū)段低速控制保護等多個分方面，對該技術加以應用，使工業(yè)電氣自動化控制工作質量、效率等得到明顯提高，達到良好的電氣自動化控制效果，實現(xiàn)最佳生產效益。

參考文獻：

[1]李仕菊.變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的運用探究[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（04）：144.

[2]關劍.變頻調速在工業(yè)電氣自動化控制中的運行思路探究[J].智能建筑與智慧城市，2017（08）：69-70.

[3]馬海良.淺談變頻調速技術在工業(yè)電氣自動化控制中的運用[J].科學中國人，2017（03）：35.

作者簡介：劉俊（1986-），男，江西于都人，本科，助理工程師，研究方向：自動化。