電氣自動化中變頻調速技術的有效應用研究

朱佳男 邱利楠

摘要：為了提高電氣自動化技術成果，因此，我國提出基于變頻調速技術的電氣自動化控制方法。首先設計以主控層和現(xiàn)地單元層為基礎的電氣設備數(shù)據(jù)采集模塊，并將采集數(shù)據(jù)在PLC、設備、采集模塊之間進行交換，根據(jù)交換結果，計算電氣自動化控制比例，最終采用變頻調速技術，通過自適應電動機模型單元、轉矩比較器和磁通比較器對待控制部分進行參數(shù)控制。并進行試驗測試，實驗結果表明，所提方法在確保設備正常運行的基礎上，可有效節(jié)約45%以上的電能，同時對目標控制參數(shù)的執(zhí)行率在90%以上，具有較高的控制性能，對于實際生產應用具有一定價值。

關鍵詞：電氣自動化;變頻調速技術;應用

引言

近年來，我國工業(yè)電氣自動化控制技術取得長足的進步，基本實現(xiàn)了工業(yè)的健康綠色發(fā)展。利用變頻調速技術，不僅可以提高自動化控制水平和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時有助于降低電能消耗并優(yōu)化資源配置。由于變頻調速技術性能優(yōu)越，利潤和技術附加值又十分可觀，因此未來的發(fā)展前景普遍看好。面對時代賦予的機遇和挑戰(zhàn)，企業(yè)技術工作人員應與時俱進地研究并推廣變頻調速技術，提高系統(tǒng)電網(wǎng)適應性，這是具有顯著現(xiàn)實意義的。

1變頻調速技術的工作原理

變頻調速技術通過變頻器，使電器元件進行連接或斷開，通過相關操作實現(xiàn)由電壓以及頻率控制的交流電轉變。并將其轉化為工作電流，控制滿足供電設備的使用需求。在設備應用過程中，將普遍的變頻器轉化為“直流——交流——直流”等類型。此類型可以通過設備。將已有的交流電源轉換為直流電源，并測量系統(tǒng)的工作信號，確定額定的工作電流。在系統(tǒng)工作時，通過自動化的控制以及變頻調速的特征，將直流電轉化為相關原件所需要的頻率交流電。在變頻器的設置應用中，信號檢測模塊可以根據(jù)變速器以及傳感器的機型檢測分析。同時，亦是對電流、電壓等參數(shù)的檢測控制電路。通過檢測到的信號數(shù)據(jù)為基本參考依據(jù)，將其設計為一定的輸出量，制定相應的控制信號，并發(fā)送到電路中進行脈沖，完成工作融合。通過二者之間的融合，可以通過驅動放大開關的驅動器驅動。在變頻器的選擇上，也可以根據(jù)實際要求，采用高壓或低壓變頻器，保障工業(yè)設備可以完成串聯(lián)或并聯(lián)。

2變頻調速技術在電氣自動化控制中的作用

2.1有助于電氣設備的安全運行

在工業(yè)生產中電氣設備的安全運行至關重要，但受多種因素的制約，電氣設備在運行期間存在多種不可控因素，如果不加強管控則會埋下諸多安全隱患。為確保電氣設備的安全運行，在工業(yè)生產中要合理運用電氣自動化控制設備，依托自動化設備實時監(jiān)控其運行狀態(tài)。在電氣自動化控制技術體系中，變頻調速技術占據(jù)舉足輕重的地位，它可以針對性地分析或調整設備運行狀況，監(jiān)控或管理設備運行狀態(tài)，保障電氣設備的安全運行。

2.2有助于達到全面調控的目的

變頻技術的特點是能改變電源頻率，優(yōu)化調整控制電機轉速問題，從電氣自動化控制的角度來分析，變速調速、調頻技術的合理運用，有助于確保電氣設備的平穩(wěn)、持續(xù)工作。當前，節(jié)能變頻器作為一種變頻調速技術在自動化控制中已經(jīng)得到了廣泛運用，主要是因為其能夠進一步實現(xiàn)自動化調速功能，全面調控電機。操作人員可以嚴格遵循變頻調速技術功能，對目標進行實時監(jiān)控，準確調節(jié)電流大小，規(guī)避具體操作過程中的安全隱患。

3電氣自動化控制中變頻調速技術的應用

3.1電氣設備節(jié)能降耗

電氣設備應用中往往存在高能耗、高負荷、低產出等問題，嚴重影響生產的效率與安全性，并且會增加產品成本，甚至造成環(huán)境影響。因此，變頻調速器的應用必須要結合企業(yè)的生產實際，加強對設備設計與運行參數(shù)的設置，以保證設備運行中對頻率的有效控制，達到良好的負荷與狀態(tài)?？傊?，既要發(fā)揮變頻調速器的技術優(yōu)勢，又要保障電氣設備在生產環(huán)節(jié)中的效率，使之設計數(shù)據(jù)與預期數(shù)據(jù)保持一致。

3.2自適應電機模型模塊的應用

自適應電機模型模塊是當前電力系統(tǒng)當中應用常見的變頻系統(tǒng)，其應用的主要功能是為了對電機的輸入和輸出電流和電壓進行有效的檢測，從而保證電機輸入輸出電流與電機的工作性能參數(shù)互相匹配。自適應電機模型模塊是一種電氣自動化控制模塊，不僅能夠對電機電壓進行實時的檢測，更是能夠實現(xiàn)對電機轉矩進行調整，調整轉機轉矩就能夠在一定程度上實現(xiàn)電機轉速的調整，實現(xiàn)自動變速功能。自適應電機模型模塊是當前變頻調速技術與現(xiàn)代化電氣控制系統(tǒng)的集成引用，在自適應電機模型模塊具體應用的過程中，其可以實現(xiàn)電機系統(tǒng)的變頻調速精度在0.5%以上，不僅做到了變頻調速的效率性，更是直接提升變頻調速的精度。

3.3應用于礦井指示器保護

煤礦井下的環(huán)境十分復雜，需要用到大量的電氣提升設備，并借助多重保護機制提升工作狀態(tài)的穩(wěn)定性能。良好的電氣自動化設備體系不僅是煤礦井下作業(yè)的堅實基礎，同時關乎著礦井下工人的生命及身體安全。然而在整個繁雜多變的工作期間，電氣設備系統(tǒng)容易受到外界的不良干擾，造成系統(tǒng)無法正常運行。一旦發(fā)生功能失效的情況，勢必會引發(fā)設備系統(tǒng)整體性能出現(xiàn)不同程度的異常。在實際工作中，相關操作人員利用變頻調速設備，采取有效的故障保護方式，首先可以判定電氣自動化設備是否處于良好運轉狀態(tài)，同時將電機開啟到工作狀態(tài)之后，根據(jù)周期內編碼脈沖的疊加情況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，獲取比較器的脈沖數(shù)值。通過對數(shù)據(jù)前后的比較，將編碼器與比較器的前后數(shù)據(jù)進行呈現(xiàn)和記錄，如若數(shù)據(jù)沒有較大的差異，則代表指示器具有缺陷或存在異常情況的潛在風險，解除異常。變頻調速技術應用于礦井指示器保護工作，能夠避免設備留下隱患的幾率，逐漸解除相應的預警信號，恢復深度指示器的正常運行，實現(xiàn)等速區(qū)間的超速控制。

3.4在脈沖優(yōu)化選擇器中的應用

變頻調速技術在脈沖優(yōu)化選擇器中的應用，主要是借助芯片來進行信息處理，設計相應的OFDM調制信號源，編寫模塊電路，借此完成各種使用功能。此外，可以編寫五類模塊縮小的電路，以此實現(xiàn)各種模塊所對應的有關功能。在開展有關作業(yè)時，極易發(fā)生電解電容器容量離散性較大的情況，致使承受電壓不對等。出現(xiàn)這種情況會嚴重影響整體系統(tǒng)的合理運轉，此時一定要使用相應的方式來解決，最合理的方式就是在電容邊上并聯(lián)阻值一樣的均壓電阻。為了確保整體系統(tǒng)有效運轉，常常還會抑制浪涌電流，以免電路運轉時整體電流電路損壞。

3.5在減速段中的運用

電機運作的核心環(huán)節(jié)是減速段，減速階段也是發(fā)生安全事故頻率比較高的階段。因此，可以通過利用變頻調速技術，把控電機運行實際效率，同時還可以采取相互對比的措施來提高電機當前的運行效率。如果出現(xiàn)異常情況，電氣自動化控制系統(tǒng)就會及時發(fā)送相應的預警信號，進一步保護電機的正常運行。

結束語

綜上，該文對變頻調速技術及其在工業(yè)電氣自動化控制中的應用進行了分析研究，通過分析得到結論：對變頻調速技術的基本原理以及早期應用進行概述;針對自動運作下，變頻調速技術的結構進行了介紹，了解其硬件、軟件的設計方法;結合普遍案例，對變頻調速技術的應用表現(xiàn)進行了介紹，主要了解此項技術自動運作條件下的能效表現(xiàn)以及運作原理。變頻調速技術自動運作有利于工業(yè)生產，具有良好的推廣價值。

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