淺議電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

閆逢昌 郭志朋

摘要：在電氣自動(dòng)化控制中，涉及諸多設(shè)備和系統(tǒng)，對(duì)能源和材料的消耗較大，如數(shù)控機(jī)床。為了有效提高生產(chǎn)效率，降低人力、物力資源消耗，控制投入成本，可以應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，同時(shí)還可以避免傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題?；诖耍韵聦?duì)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù);電氣自動(dòng)化控制;應(yīng)用

引言

目前，我國科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和迅速發(fā)展的背景是，企業(yè)在日常運(yùn)營過程中對(duì)這些先進(jìn)的技術(shù)手段有正確的認(rèn)識(shí)，必須將這些新刑技術(shù)科學(xué)合理地應(yīng)用到自己的日常生產(chǎn)和運(yùn)營過程中，才能在保證運(yùn)營效率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的有效增長。尤其是現(xiàn)在的企業(yè)在發(fā)展過程中，相互競爭日益激烈，企業(yè)必須找到另一種方法，才能實(shí)現(xiàn)自己經(jīng)濟(jì)效益的有效增長。

1變頻調(diào)速技術(shù)概述

變頻調(diào)速技術(shù)具體借助電源輸入頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系這一原理實(shí)現(xiàn)，可以經(jīng)由變更電源輸出頻率模式，達(dá)成調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，從而確保電機(jī)控制效果。經(jīng)由對(duì)該技術(shù)的利用，可有效處理交流電機(jī)的耦合現(xiàn)象，能以直流條件為基礎(chǔ)的調(diào)速原理事實(shí)矢量變換作業(yè)，對(duì)其交流調(diào)速能力加以強(qiáng)化。部分國外學(xué)者對(duì)電壓逆變器實(shí)施研究期間，有針對(duì)定子、轉(zhuǎn)子磁力鏈等實(shí)施角度控制，從而達(dá)成直接控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。最近幾年，國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)隨著科技的不斷進(jìn)步而有了更好發(fā)展，在電機(jī)控制效率、安全可靠性等層面也有了顯著改善，且位于工業(yè)生產(chǎn)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等眾多畛域獲取了極為寬泛的運(yùn)用。該技術(shù)囊括造價(jià)低廉、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢特征，經(jīng)由與各類先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，可有效實(shí)現(xiàn)工業(yè)畛域電氣自動(dòng)化控制所提多元需求。并且，變頻調(diào)速器的形成與發(fā)展，在生產(chǎn)制造領(lǐng)域也存在一定的通用性，可對(duì)以往各領(lǐng)域、區(qū)域變頻設(shè)備具備較大差異性的情況有效處理?，F(xiàn)階段，國內(nèi)市場中售賣的變頻調(diào)速器依舊處在持續(xù)創(chuàng)新與改良的狀態(tài)下，譬如獨(dú)立式變頻調(diào)速器可以將整理單元實(shí)施一體化安置處理，從而對(duì)設(shè)備利用率與運(yùn)用便捷性加以提升，以此與工業(yè)生產(chǎn)期間對(duì)電氣自動(dòng)化控制所提實(shí)際需要相一致。

2自動(dòng)化應(yīng)用原理

在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)是必不可少的技術(shù)?？萍际钱?dāng)今世界各國綜合國力強(qiáng)弱對(duì)比的重大因素，往往越精細(xì)的儀器代表的科技含量就越高，簡言之，組裝越復(fù)雜、零件越多、零件越精密反映的是科學(xué)技術(shù)的強(qiáng)弱。而在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中，進(jìn)行細(xì)小的零件制造的時(shí)候就必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。人工制造難免存在誤差，即使是人為操控的機(jī)器也不如按照固定程序走的機(jī)器來的精細(xì)。所以在現(xiàn)代工業(yè)中，機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的控制對(duì)整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)過程而言，無論是粗加工、運(yùn)輸，還是精加工等各個(gè)方面都可以達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)的地步。達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)只需要依據(jù)生產(chǎn)流程設(shè)定好一個(gè)執(zhí)行程序，再由工作人員手動(dòng)將這個(gè)執(zhí)行程序輸入到計(jì)算機(jī)里，然后由計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序，操控機(jī)械制造機(jī)器進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)。

3電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的作用分析

3.1縮減資源投入

工業(yè)一直就是支撐我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大產(chǎn)業(yè)之一，運(yùn)行時(shí)需投入的能源數(shù)量巨大。就電力而言，是其中不容或缺的關(guān)鍵能源，因其不但可構(gòu)建穩(wěn)定的工作環(huán)境，還是相關(guān)器材良好運(yùn)行的基礎(chǔ)保障。實(shí)踐操作中，電氣自動(dòng)化控制往往需相同時(shí)間段多臺(tái)設(shè)備協(xié)同運(yùn)行，并未對(duì)設(shè)備用電加以考察，因而會(huì)導(dǎo)致店里損耗嚴(yán)重，抑或設(shè)備損壞。但經(jīng)由變頻調(diào)速技術(shù)的利用，可對(duì)上述問題有效處理，作業(yè)人員僅需對(duì)電流科學(xué)分配，供電期間盡量縮減電力資源以及設(shè)備磨損，如此便可縮減沒必要的投入。此外，變頻技術(shù)組裝零件存在較強(qiáng)通用性，且可以在多個(gè)畛域運(yùn)用，能大幅改善工作效率。

3.2提高自動(dòng)化的技術(shù)水平

在電氣自動(dòng)化控制過程中，通過合理應(yīng)用頻率控制的技術(shù)，使電氣自動(dòng)化成為可能的技術(shù)的總體應(yīng)用水平得到了全面提高，隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，中國的頻率控制技術(shù)也相應(yīng)地得到了更新和改進(jìn)，因此頻率控制技術(shù)在一定程從某種意義上說，變頻調(diào)速技術(shù)的合理應(yīng)用能促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在電氣自動(dòng)化控制的改進(jìn)過程中，為了更好地實(shí)現(xiàn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，必須重視相關(guān)人士，因?yàn)樗苓_(dá)到節(jié)能減排的目的，最終促進(jìn)我們環(huán)保事業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展。

4電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)用

變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用效果和自動(dòng)化電氣設(shè)備本身所能承受的最大負(fù)載具有較大關(guān)聯(lián)。一般自動(dòng)化控制系統(tǒng)能對(duì)電氣設(shè)備起到超速保護(hù)、低速保護(hù)的作用，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，這些保護(hù)裝置能夠全過程監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)主動(dòng)發(fā)出警報(bào)聲，提示技術(shù)人員采取系列措施進(jìn)行控制。

4.1自適電機(jī)模型單元

該單元主要負(fù)責(zé)對(duì)電機(jī)進(jìn)行電壓和電流檢測，從而清晰地識(shí)別電機(jī)參數(shù)。電機(jī)模型是較為重要的單元，能夠直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。通過使用變頻調(diào)速技術(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速控制精度超過規(guī)定的0.5%時(shí)，則可以通過閉環(huán)轉(zhuǎn)速進(jìn)行反饋，最終達(dá)到控制需求。

4.2深度指示器保護(hù)失效

深度指示器是電機(jī)設(shè)備中的一種常見保護(hù)裝置，對(duì)維護(hù)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要意義。如果深度指示器出現(xiàn)故障，不僅無法發(fā)揮保護(hù)作用，還會(huì)導(dǎo)致其他保護(hù)裝置失效。因此，在設(shè)計(jì)深度指示器時(shí)，要參考失效保護(hù)模式的設(shè)置，便于起到保障作用。變頻調(diào)速技術(shù)可以在啟動(dòng)電機(jī)后采集其編碼器接受的全部脈沖信號(hào)，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如果發(fā)現(xiàn)沒有發(fā)生變化，則深度指示器就失去了效用，就需要技術(shù)人員檢測相關(guān)設(shè)備，驗(yàn)證內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

4.3脈沖優(yōu)化選擇器

自動(dòng)化電氣設(shè)備運(yùn)用的選擇器是通過芯片加工信息，然后對(duì)OFDM調(diào)制信號(hào)源進(jìn)行設(shè)計(jì)，編寫模塊組成電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能，例如緩沖模塊，插入循環(huán)前綴等。在驗(yàn)證模塊的功能作用時(shí)，首先要對(duì)信號(hào)源進(jìn)行仿真，然后設(shè)計(jì)功能。需要注意的是，由于電解電容器具有較高的離散性，電壓承受值不等，如不使用有效措施進(jìn)行處理可能會(huì)影響系統(tǒng)的有效運(yùn)行，因此要事先處理掉離散性的問題。處理時(shí)可在電容器的旁邊設(shè)置并聯(lián)電阻，能夠避免電路損壞，也可以有效抑制浪涌電流，確保電路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

4.4變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

變頻節(jié)能技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用相對(duì)比較成熟，我國的采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)早已從原先的一拖二改為了一拖一，這說明我國對(duì)交流變頻調(diào)速采煤的技術(shù)研究較深。從應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，我國采煤機(jī)最大的行走功率為2×110kW，變頻器電壓為380V，在這種恒定條件下，可以對(duì)恒定功率進(jìn)行調(diào)速，在2臺(tái)變頻器之間控制轉(zhuǎn)矩平衡，進(jìn)而增強(qiáng)采煤機(jī)的作業(yè)功率。以太礦采煤機(jī)為例，經(jīng)過研發(fā)生產(chǎn)了型號(hào)為MGTY300/730-1.1D的電牽引采煤機(jī)，并將機(jī)器應(yīng)用于范各莊礦中，由于該礦井的地理位置復(fù)雜，采區(qū)的傾斜角較高，普通采煤機(jī)無法達(dá)到作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用雙變頻電牽引采煤機(jī)可以對(duì)大傾角工作面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，機(jī)器在邊坡處也未發(fā)生下滑等現(xiàn)象。

結(jié)束語

當(dāng)前電氣自動(dòng)控制中的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，合理應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)能夠有效維護(hù)電機(jī)設(shè)備和操作系統(tǒng)。在實(shí)踐中，技術(shù)人員要深入研究此技術(shù)的應(yīng)用原理，了解此技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用效果，并提出系列保護(hù)措施，避免人為破壞或機(jī)械故障，全面監(jiān)督電氣系統(tǒng)始終維持在正常工作狀態(tài)，為促進(jìn)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展提供條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]?英秀.變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析[J].智庫時(shí)代，2019（32）：263+274.

[2]?羅宇軒.變頻調(diào)速技術(shù)及其在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用探析[J].家庭生活指南，2019（06）：155.

[3]?呂穎利.工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2019（10）：28.

[4]?蒲亮.變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（23）：111.

[5]?翟潘.變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2018（04）：221.

作者簡介：閆逢昌，1971年出生，男，本科學(xué)歷，工程師，畢業(yè)于河南理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè).中國平煤神馬集團(tuán)四礦從事井下電氣作業(yè)。

（作者單位：河南省平頂山市平煤神馬集團(tuán)四礦綜機(jī)大修廠）