變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的運用探究

李福強(qiáng)

摘 要： 工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展過程，代表著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展歷程。變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中有這不可替代的作用。變頻調(diào)速技術(shù)能夠大幅度的提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)節(jié)能降耗的發(fā)展，從而節(jié)約人力、財力。與傳統(tǒng)的直流調(diào)速方式相比，變頻調(diào)速技術(shù)的穩(wěn)定性，實用性是前者不具備的。變頻調(diào)速技術(shù)在節(jié)能的同時降低了成本，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 變頻調(diào)速;電氣自動化;控制運用

【中圖分類號】F4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）20-0207-01

隨著社會科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)將先進(jìn)和可靠的技術(shù)用于工業(yè)生產(chǎn)，以減少能源消耗。而工業(yè)自動化設(shè)備的安裝可以產(chǎn)生更好的結(jié)果，自動頻率控制技術(shù)具有良好的控制性能，可以在高功率和節(jié)能之間進(jìn)行有效切換，同時還具備了其他特征。這種技術(shù)的正確應(yīng)用滿足了電氣自動化控制的需要。工業(yè)事實證明，變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化過程中非常有幫助，不僅節(jié)省了人力資源，還提高了生產(chǎn)的效率，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 變頻調(diào)速技術(shù)的內(nèi)涵

20世紀(jì)中后期，德國著名學(xué)者提出矢量控制理論，標(biāo)志著變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展時期。簡單來說就是模仿直流調(diào)速原理，將工業(yè)交流電動機(jī)解耦，進(jìn)行矢量變換，使交流調(diào)速性能對比直流調(diào)速技術(shù)來說能夠更勝一籌。在20世紀(jì)80年代，另一位德國學(xué)者提出，當(dāng)矢量控制減小時，需要對坐標(biāo)進(jìn)行合理的變換，此理論包含在轉(zhuǎn)矩控制理論中。該方法的原理是在電壓型逆變器工作時，對轉(zhuǎn)子磁鏈與定子磁鏈的夾角進(jìn)行合理有效的控制，從而實現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩合理運行。這種控制方法使用方便，操作相對簡單，對電機(jī)模型的參數(shù)要求低。由于變頻調(diào)速的出現(xiàn)，其自身的特性和性能決定了其對電動機(jī)的控制效果優(yōu)于直流調(diào)速。通過對變頻調(diào)速穩(wěn)定性的不斷提高，在工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域，變頻調(diào)速技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。同時，變頻調(diào)速技術(shù)更實用，更適合長遠(yuǎn)發(fā)展。因此，在工業(yè)電氣自動化控制的發(fā)展中，有必要用變頻調(diào)速取代直流調(diào)速。

2 變頻調(diào)速的相關(guān)特征

變頻調(diào)速技術(shù)成本低，生產(chǎn)效率高。經(jīng)過長期的研發(fā)和改進(jìn)，變頻調(diào)速技術(shù)中逆變器的所有部件均采用高效的生產(chǎn)工藝制造。采用新的生產(chǎn)技術(shù)，可以在短時間內(nèi)完成設(shè)備的生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，更好地適應(yīng)不同工業(yè)領(lǐng)域的不同需求。目前，不同地區(qū)不同領(lǐng)域所使用的變頻設(shè)備不同，這樣極大的阻礙了變頻調(diào)速技術(shù)的普及和發(fā)展。因此，變頻設(shè)備的生產(chǎn)過程通用化，解決不同地區(qū)的使用問題的同時也提高了變頻調(diào)速技術(shù)的普及率。目前，市場上的變頻器主要是由主電路、整流器、平波回路和逆變器組成，就市場上的變頻器而言仍需優(yōu)化。

3 變頻調(diào)速的重要性

隨著電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已融入到工業(yè)生產(chǎn)中。工業(yè)電氣自動化技術(shù)需要各種領(lǐng)域來支撐，主要有信息技術(shù)、物理、化學(xué)、計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等多個領(lǐng)域。這項技術(shù)涉及我國各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在高新技術(shù)領(lǐng)域，電氣自動化技術(shù)是一個重要的組成部分。實現(xiàn)電氣控制和變頻調(diào)速的自動化是十分必要的。在進(jìn)行電氣自動化的運行時，利用變頻技術(shù)來降低能耗，根據(jù)實際情況，使用對應(yīng)的變頻技術(shù)，同時對新的變頻技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，從而提高電氣自動化控制系統(tǒng)的實際工作效率，讓工業(yè)電氣自動化能夠快速實現(xiàn)。

4 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用研究

4.1 自適應(yīng)電機(jī)模型模塊的應(yīng)用

自適應(yīng)發(fā)動機(jī)模型單元在調(diào)節(jié)變量轉(zhuǎn)速方面起著重要作用。該模塊在工業(yè)生產(chǎn)調(diào)試中的主要任務(wù)是確定發(fā)動機(jī)的輸入電流和電壓，使發(fā)動機(jī)參數(shù)滿足輸入電壓的要求。此外自適應(yīng)發(fā)動機(jī)模型可以直接驅(qū)動發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。該模塊不僅可以直接控制轉(zhuǎn)矩，還可以實現(xiàn)受控發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制功能。一般來說，頻率控制技術(shù)的精度在精度超過0.5%時應(yīng)采用閉環(huán)反饋控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。自適應(yīng)電機(jī)模型在工業(yè)電氣自動化控制中極為關(guān)鍵，因為電氣化是目前工業(yè)生產(chǎn)的主要組成部分，所以自適應(yīng)電機(jī)模型的合理運用可以確保工業(yè)的正常生產(chǎn)。

4.2 脈沖優(yōu)化選擇器的應(yīng)用機(jī)制

變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化信息處理中所需要的芯片是Cyclone IIEP2C5Q208C8芯片，其信號源FPGA是基于OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）調(diào)制設(shè)計的。如果要實現(xiàn)映射，需要編寫五個模塊來構(gòu)成電路。根據(jù)信號源，對各模塊的性能進(jìn)行驗證。最后，實現(xiàn)了軟件仿真和FPGA硬件測試驗證。在測試是會出現(xiàn)電壓不同的情況，主要原因是電解電容器的容量分散性大。因此，需要在每個電容器旁并聯(lián)一個電阻值相同的電阻，以消除其離散性，從而避免對系統(tǒng)造成較大影響。在電路中加入一些浪涌電流，以防止電路通電時燒毀。因為當(dāng)它通過時，電路會因為電流過大而短路，然后整個電路就會燒毀，或者避免一些更嚴(yán)重的影響。

4.3 轉(zhuǎn)矩與磁通比較器的作用與研究

磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比較器的工作任務(wù)是分別比較變頻調(diào)速的反饋值和設(shè)定的參考值，以50Hz的頻率進(jìn)行比較，確保運行正常。而進(jìn)行對比的方法主要是對比兩點磁滯調(diào)節(jié)器獲得輸出磁場或轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，而進(jìn)行比較時通常會建立數(shù)學(xué)模型來分析，通過分析結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)問題，將問題進(jìn)行解決，避免安全事故的發(fā)生，同時分析的結(jié)果可以為后續(xù)的控制方式進(jìn)行優(yōu)化，為以后的變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)作為一項新的技術(shù)，有很多的不足需要相關(guān)的科技工作者來完善。在工業(yè)上運用變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)電氣自動化控制，降低了生產(chǎn)成本，帶來了經(jīng)濟(jì)效益。在未來要對變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計調(diào)速器時要不斷改進(jìn)功能。總而言之，在進(jìn)行快速生產(chǎn)的同時也要確保安全。變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，讓工業(yè)生產(chǎn)走向自動化的道路，降低資源消耗，符合現(xiàn)代要求。

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