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

張堯

摘要：在工業(yè)電氣自動(dòng)化的控制當(dāng)中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用廣泛，在生活中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用也很常見(jiàn)。在電機(jī)的運(yùn)行中一般都采用變頻調(diào)速的技術(shù)節(jié)能降耗，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)上的使用能轉(zhuǎn)化電機(jī)的工作狀態(tài)，使工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中得到了很大的方便，也適應(yīng)了節(jié)能降耗的發(fā)展形勢(shì)，該技術(shù)的正確應(yīng)用滿足了工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的需求，事實(shí)證明該技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活的運(yùn)用中取得不錯(cuò)的效果，為工業(yè)生產(chǎn)節(jié)省更多的人力資源，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速;工業(yè)電器自動(dòng)化;控制運(yùn)用

1變頻調(diào)速技術(shù)的概述

變頻調(diào)速技術(shù)主要開(kāi)展的時(shí)期是在二十世紀(jì)的中后期，德國(guó)著名學(xué)者提出的矢量控制理論，對(duì)工業(yè)中的交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了解耦，模仿直流調(diào)速的原理來(lái)對(duì)其進(jìn)行矢量轉(zhuǎn)變，使其交流調(diào)速的性能實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速的技術(shù)高度，在八十年代時(shí)，又有一個(gè)德國(guó)學(xué)者對(duì)其提出了轉(zhuǎn)矩控制理論，在對(duì)矢量的控制進(jìn)行降低時(shí)相對(duì)于繁瑣的坐標(biāo)要進(jìn)行合理變換。此種方式所應(yīng)用的原理是基于電壓的逆變器在進(jìn)行工作時(shí)，要對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈與定子磁鏈之間的夾角進(jìn)行有效控制，進(jìn)而達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的合理控制。此種控制方式應(yīng)用起來(lái)較為方便，操作也比較簡(jiǎn)單，對(duì)于電動(dòng)機(jī)模型的參數(shù)要求不是很高。變頻調(diào)速技術(shù)的控制的現(xiàn)狀是，該技術(shù)效果比直流調(diào)速好，在可靠性方面，該技術(shù)性能也在日益提高，已經(jīng)大范圍的使用在工業(yè)電氣自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制、工業(yè)系統(tǒng)中，并且實(shí)用性更強(qiáng)，因此現(xiàn)如今的直流調(diào)速技術(shù)已漸漸在多領(lǐng)域被變頻調(diào)速技術(shù)取代，研究變頻調(diào)速技術(shù)，使其在應(yīng)用中更加可靠完善已成為工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。變頻調(diào)速技術(shù)造價(jià)低廉、生產(chǎn)效率高。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的努力研發(fā)與改進(jìn)，現(xiàn)如今變頻調(diào)速器的所有零部件大都采用高生產(chǎn)效率較的工藝制造而成，引入了新型生產(chǎn)技術(shù)，使得設(shè)備的生產(chǎn)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成，降低了生產(chǎn)成本，更好的滿足不同工業(yè)領(lǐng)域需求，變頻調(diào)速器的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)過(guò)程中的通用性得以實(shí)現(xiàn)，避免了不同領(lǐng)域、不同地區(qū)必須使用不同變頻設(shè)備的麻煩，同時(shí)提高了變頻調(diào)速技術(shù)的可推廣性。

2變頻調(diào)速的特征

當(dāng)前大部分的變頻調(diào)速的器件都是為了保障工業(yè)生產(chǎn)的高效性以及低成本，一般會(huì)應(yīng)用300納米的晶圓，它是基于TSMC90納米的基礎(chǔ)上的，低K的工業(yè)生產(chǎn)流程。有關(guān)的設(shè)備因?yàn)樵诠鑵^(qū)的選用上是基于最小化為主的，因此，它不單單可以運(yùn)用單個(gè)芯片來(lái)支持比較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，因?yàn)樗某杀臼禽^為低廉的，只相當(dāng)于一個(gè)集成電路的成本費(fèi)用。為了滿足不同的工程需求，所應(yīng)用的變頻器也會(huì)有所不同，但是，在當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的是通用的變頻器，其硬件結(jié)構(gòu)主要分為三種，其中包含了公共直流母線式的變頻器、帶能量回饋單元的變頻器、獨(dú)立式變頻器。獨(dú)立式的變頻器的工作機(jī)理主要是將整流單元與逆變單元放在一個(gè)機(jī)殼之內(nèi)，這種變頻器在當(dāng)前工程當(dāng)中應(yīng)用的最多的一種變頻器，通常僅驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。它是采用JTAG和AS相結(jié)合的配置方法，因此配置電路必定要滿足AS配置的方式還要滿足JTAG的方式。其中芯片的配置則是采用的是EPCS1。

3變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的重要性

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的日益發(fā)展成熟，該技術(shù)已成為工業(yè)領(lǐng)域中的核心技術(shù)之一。電氣自動(dòng)化技術(shù)涉及廣泛，包括信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。我國(guó)工業(yè)發(fā)展的各行各業(yè)均涉及到該技術(shù)，在高新技術(shù)領(lǐng)域電氣自動(dòng)化技術(shù)是不可忽略的一部分。由于電氣自動(dòng)化控制的核心目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)施能夠自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，因此要更好的將工業(yè)電氣自動(dòng)化控制和變頻調(diào)速技術(shù)結(jié)合起來(lái)，并且在變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化節(jié)能的時(shí)候，還要根據(jù)具體的運(yùn)行情況進(jìn)行相應(yīng)的變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，進(jìn)而使得電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際工作效率得到提升，促進(jìn)工業(yè)電氣自動(dòng)化的真正實(shí)現(xiàn)。

4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

4.1自適應(yīng)電機(jī)模型模塊的應(yīng)用

自適應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型主要的功能是參照電動(dòng)機(jī)在輸入的電壓或是電流的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，來(lái)確定電動(dòng)機(jī)自動(dòng)識(shí)別時(shí)的參數(shù)，自適電動(dòng)機(jī)模型對(duì)于轉(zhuǎn)矩控制的控制是最為主要的單元，也是影響最為直接且關(guān)鍵的單元。在諸多工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所中應(yīng)用自適應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型，是對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理控制的主要方式，它的控制速度應(yīng)該在百分之零點(diǎn)五左右，一般用在閉環(huán)轉(zhuǎn)速的反饋中。此種模型在工業(yè)電氣化控制中極為關(guān)鍵，由于電氣化在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主體地位，進(jìn)而其作用力也是極大的，所以合理運(yùn)用是確保工業(yè)生產(chǎn)順利的前提。

4.2脈沖優(yōu)化選擇器的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)的具體過(guò)程中，應(yīng)選擇合適的控制芯片，選擇完成后，設(shè)定對(duì)應(yīng)（OFDM）信號(hào)源，然后對(duì)電路模塊進(jìn)行編寫(xiě)以實(shí)現(xiàn)主要的功能，里面有FFT、星座映射、插入循環(huán)前綴、緩沖模塊以及數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換功能。不同的模塊有不同的功能，在對(duì)（OFDM）的信號(hào)源進(jìn)行仿真試驗(yàn)時(shí)，一定要先完成上述工作再完成信號(hào)源（OFDM），實(shí)際的工作前要進(jìn)行仿真試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱吮ＷC上述工作可靠穩(wěn)定。由于整流電路在應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，另外，為防止該現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)采取抑制措施，抑制電路中浪涌電流，在上述工作完成后，整個(gè)電路就可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3轉(zhuǎn)矩與磁通比較器的作用

轉(zhuǎn)矩與磁通比較器的主要作用是將反饋信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行周期性對(duì)比，并在此之后通過(guò)滯環(huán)調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)矩或者磁場(chǎng)狀態(tài)輸出，輸出的信號(hào)中可以分析得到轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)狀態(tài)與磁場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，為后續(xù)采取何種方式控制提供數(shù)據(jù)參考。

5結(jié)語(yǔ)

總之，在確保安全生產(chǎn)的同時(shí)，還要保證產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，因此提高工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是其主要前提，而增加經(jīng)濟(jì)效益首要的任務(wù)就是對(duì)生產(chǎn)成本的減低，因此需要工業(yè)生產(chǎn)中合理運(yùn)用變頻調(diào)速器，不單單是為了滿足節(jié)能消耗的需求，還可以在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)一些具有重要作用的功能。未來(lái)在在設(shè)計(jì)調(diào)速器時(shí)，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)所需要的生產(chǎn)要求不斷改進(jìn)功能，必要時(shí)進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)創(chuàng)新后的產(chǎn)品進(jìn)行完善，使變頻調(diào)速器在工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用領(lǐng)域不但能夠降低工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的能耗，還能夠有效改善工藝條件，為生產(chǎn)創(chuàng)造更多的便利條件，適應(yīng)科技快速發(fā)展的形勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]穆俊同.簡(jiǎn)析工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018.

[2]高珍珍.工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2018.

[3]宋曉芳.論工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用[J].課程教育研究，2017.

[4]李仕菊.變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017.

（作者單位：湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司（寬厚板廠））