工業(yè)電氣自動化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

張晶程

[摘? ? 要]隨著近年來我國整體科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電氣工程自動化技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其中變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)階段電氣工程自動化技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，文章將結(jié)合實(shí)際情況全面分析變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理以及其在工業(yè)電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用意義。

[關(guān)鍵詞]工業(yè)電氣;自動化控制;變頻調(diào)速技術(shù);應(yīng)用

[中圖分類號]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–02

Application of Variable Frequency Speed Regulation Technology

in Industrial Electrical Automation Control

Zhang Jing-cheng

[Abstract]With the progress of China's overall science and technology in recent years， electrical engineering automation technology has developed rapidly. Frequency conversion speed regulation technology is an important link in electrical engineering automation technology at this stage. This paper will comprehensively analyze the working principle of frequency conversion speed regulation technology and its application significance in industrial electrical automation control technology.

[Keywords]industrial electrical; automatic control; variable frequency speed regulation technology; application

21世紀(jì)以來，我國科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段已經(jīng)進(jìn)入了全面的信息化時代，電氣工程由傳統(tǒng)的人工操作轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)階段的自動操作。在此基礎(chǔ)之上，相關(guān)工作人員還結(jié)合實(shí)際情況以及相關(guān)的優(yōu)秀設(shè)備，不斷對電氣自動化的控制進(jìn)行改良和升級以提升電氣系統(tǒng)的實(shí)際工作效率。變頻調(diào)速技術(shù)是我國電氣工程自動化多年發(fā)展中的重大突破，在電氣自動化工程當(dāng)中，充分應(yīng)用自動調(diào)速技術(shù)，可以將電氣自動化控制發(fā)揮出其在實(shí)際工程當(dāng)中的最大作用，同時能夠適應(yīng)我國現(xiàn)階段各行業(yè)發(fā)展過程當(dāng)中的節(jié)能減排目標(biāo)。

1 變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理

變頻調(diào)速技術(shù)主要是為了滿足用電設(shè)備的實(shí)際使用需求，將工頻交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源，其工作原理可分為以下幾個步驟：①將工頻交流電源通過輸入電抗器送至變頻器進(jìn)線端;②由整流器將工頻交流電源轉(zhuǎn)化為直流，同時在直流端使用電抗器進(jìn)行諧波抑制;③采用大容量電容存儲轉(zhuǎn)化后的電能;④將直流電通過逆變器轉(zhuǎn)化為可調(diào)頻率的交流電源，此過程中可通過控制器來調(diào)節(jié)輸出交流電源的頻率。傳統(tǒng)變頻器在對電流進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過程中，主要是先將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，再將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髦绷麟姡S著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和相關(guān)科研人員的研發(fā)，相關(guān)設(shè)備已經(jīng)得到升級和改善，現(xiàn)階段的工作過程是將已有的交流電轉(zhuǎn)為直流電并為更方便地確定額定的工作電流，對系統(tǒng)的工作信號進(jìn)行測量，通過自動控制以及變頻調(diào)速，將直流電轉(zhuǎn)化為相關(guān)設(shè)備運(yùn)行所需要的頻率交流電，實(shí)際工作過程當(dāng)中，根據(jù)不同的變速器和傳感器的實(shí)際機(jī)型，信號檢測模塊會對其進(jìn)行檢測分析，在其控制電路時，需要對電流以及電壓等參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)檢測，然后參考相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)輸出量并制定控制信號，最后將其發(fā)送到電路中進(jìn)行脈沖以完成工作融合。根據(jù)實(shí)際情況以及工程具體需求為保障工業(yè)設(shè)備能夠按時完成串聯(lián)或并聯(lián)選擇合適的高壓或低壓變頻器。同時，在輸出自己的功率因素以及工作能效時要根據(jù)工作的實(shí)際方式進(jìn)行。

2 變頻調(diào)速技術(shù)的特征

2.1 優(yōu)勢

（1）在電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中，其配電電壓會因?yàn)閱佣档?，而且設(shè)備內(nèi)部的電流在短時間內(nèi)迅速增加會導(dǎo)致電流增大，設(shè)備內(nèi)部瞬間出現(xiàn)的大量電流會對內(nèi)部元件造成相應(yīng)影響，如果設(shè)備實(shí)際啟動過程當(dāng)中產(chǎn)生功率過大，設(shè)備內(nèi)部元件以及設(shè)備整體極易因大量電流而出現(xiàn)燒毀的情況。變頻調(diào)速技術(shù)可以通過相應(yīng)措施有效避免這一問題，能夠根據(jù)設(shè)備實(shí)際需求控制設(shè)備啟動過程中產(chǎn)生的瞬間功率。

（2）電機(jī)調(diào)速性能好。相對于傳統(tǒng)的技術(shù)而言，變頻調(diào)速技術(shù)在變頻調(diào)速設(shè)備的適用范圍以及動態(tài)響應(yīng)方面具有較高的優(yōu)勢，變頻調(diào)速技術(shù)在電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中可以應(yīng)用的領(lǐng)域范圍相對較廣，比如石油化工、冶金以及醫(yī)藥中間體發(fā)酵等領(lǐng)域，變頻器都可以應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速。

（3）能源把控精準(zhǔn)嚴(yán)格。在電氣工程自動化中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，其能夠通過轉(zhuǎn)速精準(zhǔn)把控能源消耗，在提高整體生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上避免電能的不必要浪費(fèi);

（4）適應(yīng)性極強(qiáng)。傳統(tǒng)變頻器的技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中對相關(guān)設(shè)備的要求相對較高，而現(xiàn)在的變頻器已模塊化、機(jī)柜化。因此，其模塊化的變頻器單機(jī)可直接安裝在配電室開關(guān)柜內(nèi)，通過斷路器可直接連接柜內(nèi)交流母線，而機(jī)柜化的變頻器防護(hù)等級已達(dá)到IP54，可直接安裝在生產(chǎn)環(huán)境要求較高生產(chǎn)場所。

2.2 缺點(diǎn)

（1）諧波。在生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行過程當(dāng)中會產(chǎn)生諧波現(xiàn)象，變頻器在整流和逆變過程當(dāng)中會使波形出現(xiàn)畸變而使設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)行，一旦設(shè)備運(yùn)行異常時，相關(guān)工作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)并對其采取相關(guān)的處理措施，那么諧波就會導(dǎo)致變頻過程當(dāng)中出現(xiàn)不可控問題，甚至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及電波傳輸都會受到相應(yīng)阻礙，整體電位供應(yīng)如果不平衡那么設(shè)備的整體發(fā)展以及其平穩(wěn)運(yùn)行就會受到較大影響，因此在機(jī)械實(shí)際的運(yùn)行過程當(dāng)中，需要相關(guān)工作人員通過相應(yīng)措施避免出現(xiàn)問題，不斷對其進(jìn)行改善和調(diào)整。

（2）設(shè)備成本較高。在電氣工程自動化技術(shù)當(dāng)中合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)能夠有效提高設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效率并且避免很多不必要的問題，但是變頻調(diào)速技術(shù)存在的缺點(diǎn)也較為顯著，那就是設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行成本相對較高。如果全面應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，會需要較強(qiáng)的專業(yè)性，而變頻技術(shù)本身的耐壓性相對較低。因此，升壓或降壓都可能導(dǎo)致內(nèi)部零件遭受較嚴(yán)重的沖擊，使得設(shè)備的振動頻率增加，那么設(shè)備在實(shí)際使用過程當(dāng)中就有可能因?yàn)檩^大的沖擊性而導(dǎo)致元件或設(shè)備出現(xiàn)損壞，因此必須結(jié)合實(shí)際情況選擇性能能夠滿足設(shè)備需求且使用周期較長的零件。

3 工業(yè)電氣自動化控制技術(shù)中的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用意義

3.1 全面保障變頻調(diào)速技術(shù)的推廣以及應(yīng)用

變頻器在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中會調(diào)整電機(jī)供電電源頻率，從而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以對工藝設(shè)備的整體運(yùn)行進(jìn)行有效控制。在變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，其能夠?yàn)榱吮ＷC生產(chǎn)工藝流程以及工業(yè)效果最終的效率，會根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況對整個生產(chǎn)線進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。近年來隨著我國整體變頻調(diào)速技術(shù)的不斷進(jìn)步以及工業(yè)技術(shù)的完善，在原本的基礎(chǔ)上，變頻調(diào)速技術(shù)還能夠保證提高工業(yè)自動化工作的有效性，使其在工業(yè)生產(chǎn)自動化實(shí)際的工作過程當(dāng)中，充分發(fā)揮出其應(yīng)有的功能并保證應(yīng)用效率的最大化。變頻調(diào)速技術(shù)能夠通過對啟動過程中的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使大功率電機(jī)在啟動過程中，做到電流曲線平滑，從而保障大功率電機(jī)平穩(wěn)啟動，否則電機(jī)啟動電流過大，可能會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)相關(guān)故障。變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中的控制機(jī)制具有較強(qiáng)的多樣性和靈活性，因此其在電機(jī)運(yùn)行過程中的控制范圍和應(yīng)用范圍相對較廣，同時當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行過程當(dāng)中出現(xiàn)相關(guān)故障時，其還能夠及時作出有針對性的調(diào)整和管理。

3.2 提高工業(yè)控制化的自動水準(zhǔn)

經(jīng)過我國相關(guān)研究人員及工作人員對于現(xiàn)階段整體工業(yè)電氣化的發(fā)展和應(yīng)用的全面分析，發(fā)現(xiàn)從市場形勢來看，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為了目前我國電氣自動化控制技術(shù)中的主流趨勢，并且隨著時代的發(fā)展，電機(jī)的自動化控制技術(shù)還會不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)化和優(yōu)化，同時整個工業(yè)行業(yè)都有可能因?yàn)楦黜?xiàng)技術(shù)的提升，整體發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)型。目前我國工業(yè)流程在調(diào)整過程當(dāng)中主要包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，相關(guān)技術(shù)可以結(jié)合實(shí)際情況有效對設(shè)備進(jìn)行管理和控制，同時有效融合變頻調(diào)速技術(shù)和電氣自動化設(shè)備。比如在工業(yè)化過程當(dāng)中，相關(guān)工作人員可以通過DCS集中控制系統(tǒng)對電氣設(shè)備的控制，來實(shí)現(xiàn)對整個工藝設(shè)備運(yùn)行的遠(yuǎn)程操作。

在電氣自動化設(shè)備的實(shí)際工作當(dāng)中，可以結(jié)合實(shí)際情況制定相應(yīng)方案，以提高其自動化參數(shù)和自動化水準(zhǔn)并且保證能夠通過自身的運(yùn)作流程進(jìn)行連接和運(yùn)轉(zhuǎn)，建立相關(guān)的自動化調(diào)節(jié)技術(shù)的體系以促進(jìn)工業(yè)的正常運(yùn)行。變頻技術(shù)的調(diào)節(jié)能夠在整個流程當(dāng)中監(jiān)視異步電動機(jī)，在異步電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，為保證其自動轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)技術(shù)可以自動處理電機(jī)自動化設(shè)備的電流以通過對電機(jī)轉(zhuǎn)速的科學(xué)有效的控制來避免發(fā)生危險。

4 工業(yè)電氣自動化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

4.1 在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

工業(yè)自動化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中需要結(jié)合實(shí)際情況通過相應(yīng)手段在保證設(shè)備最終工作效率能夠滿足實(shí)際需求的基礎(chǔ)之上盡量做好能源的節(jié)約，如果在電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中充分引入變頻調(diào)控技術(shù)，那么電氣自動化設(shè)備的整體工作效率都會得到提高，能源的應(yīng)用效率也會達(dá)到最大化同時為整個系統(tǒng)提供有效的運(yùn)行動能。除此之外，發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中也會應(yīng)用到變頻調(diào)速技術(shù)，但是相對來說其應(yīng)用較電機(jī)自動化來說更為復(fù)雜，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，可能會出現(xiàn)如電流輸出與實(shí)際需求不符等情況，當(dāng)出現(xiàn)這類問題時需要相關(guān)工作人員對于設(shè)備的現(xiàn)狀問題進(jìn)行全面分析并提出相應(yīng)的解決方案，如在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，可能會因?yàn)殡妷汗?yīng)部分而出現(xiàn)短路，導(dǎo)致系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。針對這一情況，可以通過變頻調(diào)速技術(shù)的分析，通過信號和變頻調(diào)速機(jī)對其進(jìn)行全面預(yù)防，為保證運(yùn)行系統(tǒng)的整體安全，可以選擇通過相應(yīng)手段加強(qiáng)工業(yè)電氣自動化控制水平。同時，需要相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況以及現(xiàn)有產(chǎn)品對其綜合素質(zhì)進(jìn)行提高，在實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中加大資源和電力的利用率以促進(jìn)企業(yè)長久發(fā)展，應(yīng)該在保證最終質(zhì)量的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

4.2 在減速區(qū)段中的應(yīng)用

在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，需要通過變頻調(diào)速技術(shù)控制自動化的水準(zhǔn)并維持整個減速區(qū)段的運(yùn)行穩(wěn)定以避免電氣自動化設(shè)備出現(xiàn)臨界值。結(jié)合實(shí)際情況以及自動化控制系統(tǒng)合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)以避免在實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中出現(xiàn)安全事故，提高工業(yè)的運(yùn)行安全性。變頻調(diào)速技術(shù)在減速區(qū)段中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為。在調(diào)整過程當(dāng)中可以通過PLC和變頻設(shè)備掌控并監(jiān)督減速曲線特征，然后結(jié)合實(shí)際情況對減速時間段進(jìn)行全面分析以融合安全值和數(shù)據(jù)值。除此之外，其還可以全面分析監(jiān)控期間的數(shù)量，一旦發(fā)現(xiàn)與預(yù)定不符，就可以通過自身的安全閾值向系統(tǒng)中心進(jìn)行記錄并發(fā)出相應(yīng)警報以完成系統(tǒng)穿梭的全面調(diào)節(jié)。

4.3 在深度指示器中的應(yīng)用

在工業(yè)電氣系統(tǒng)自動化的實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，需要通過相應(yīng)的保護(hù)裝置以保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全和電氣系統(tǒng)自動化的穩(wěn)定，全面分析對接路線問題會對保護(hù)器的實(shí)際運(yùn)行效果造成的影響。因此，應(yīng)用相應(yīng)指示器時需要利用變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制和處理，通過調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)的定制和自動化數(shù)據(jù)，降低故障的發(fā)生頻率。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段我國工業(yè)電氣自動化在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中存在諸多問題，但變頻調(diào)速技術(shù)可以有效改善工業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效率，在此基礎(chǔ)上做到能源的利用率最大化。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對于變頻調(diào)速技術(shù)的重視程度并結(jié)合實(shí)際情況對其現(xiàn)階段存在的缺點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析并提出相應(yīng)解決措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 李志春.工業(yè)電氣自動化控制中變頻調(diào)速技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021（7）：101-102.

[2] 高倩，楊曉峰，孟凡文.變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用探究[J].電子制作，2021（6）：93-94.

[3] 王然.變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用[J].河南科技，2021，40（4）：73-75.

[4] 李春.工業(yè)電氣自動化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2021（15）：255-256.