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

曹招弟

（山東省紡織建筑設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250013）

現(xiàn)如今，隨著科技的進(jìn)步，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能變得越來越好，使得工業(yè)快速發(fā)展。大功率設(shè)備能夠很好地滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，但是其耗電量過大，所以人們需要利用變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)整電機(jī)輸出功率，從而滿足節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的要求。因此，有必要研究變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用。

一、變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的工作原理

在科學(xué)開展電氣自動(dòng)化控制的過程中，技術(shù)人員可巧妙使用變頻調(diào)速技術(shù)，其運(yùn)用的主要原理為軟啟動(dòng)器的節(jié)能、功率因數(shù)的補(bǔ)償與變頻調(diào)速的節(jié)能等。一方面，依照變頻調(diào)速技術(shù)的主要原理，工作電源的輸入頻率與其電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，其等式為n=60f（1-s）/p，其分別為轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率與電機(jī)磁極對(duì)數(shù)等，通過電機(jī)工作電源頻率來改變其電機(jī)轉(zhuǎn)速。若電機(jī)整體的工作效率固定，當(dāng)其控制流量逐漸縮小時(shí)，其轉(zhuǎn)速也會(huì)下降，繼而引發(fā)功率的減小。另一方面，當(dāng)電氣設(shè)備處在低功率狀態(tài)下時(shí)，其設(shè)備會(huì)呈現(xiàn)發(fā)熱狀態(tài)，不同程度地增加了線路損耗，降低其內(nèi)部的有效電能，縮減該設(shè)備的運(yùn)用效果、使用壽命，也造成了極大的資源浪費(fèi)，額外增加成本的同時(shí)會(huì)改變其運(yùn)行效率。在使用變頻調(diào)速技術(shù)后可切實(shí)補(bǔ)償設(shè)備中的功率因數(shù)，繼而減少電能損耗。此外，一般來講，電氣設(shè)備的啟動(dòng)方法多為Y/D 啟動(dòng)或直接啟動(dòng)，在進(jìn)行啟動(dòng)的一瞬間，其電流會(huì)快速超出額定電流，甚至?xí)_(dá)到其數(shù)值的五倍以上，降低其使用壽命。若技術(shù)人員運(yùn)用了變頻調(diào)速技術(shù)可提升啟動(dòng)電流的穩(wěn)定性，降低其給電網(wǎng)帶去的沖擊，繼而保障此類設(shè)備的自動(dòng)化控制水準(zhǔn)。

二、變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

（一）維護(hù)整體的系統(tǒng)化控制技術(shù)

在進(jìn)行自動(dòng)化控制技術(shù)中，合理、有效的應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，可以全面保證電氣自動(dòng)化控制水準(zhǔn)的全面提升。因此，我國(guó)近年來在發(fā)展過程中，其自身的變頻調(diào)速技術(shù)各領(lǐng)域進(jìn)行了全面應(yīng)用，保障變頻調(diào)速技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速發(fā)展。就某種意義而言，可以促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)體系的全面建設(shè)，為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)力落實(shí)發(fā)展要求，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)久發(fā)展。在變頻調(diào)速技術(shù)中，通過多樣性的融合，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用。

（二）完善變頻調(diào)速技術(shù)

就現(xiàn)階段的發(fā)展過程，可以得知在近期實(shí)踐運(yùn)行過程中，可以對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行控制。目前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，為了有效保障對(duì)工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的維護(hù)，就必須推進(jìn)其自動(dòng)化進(jìn)行合理控制。并利用變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)完善。根據(jù)變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)作流程，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的整體體系進(jìn)行管控，保證變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用效果可以實(shí)現(xiàn)更加良性的發(fā)展方向。

（三）保障整體的設(shè)備有效運(yùn)行

根據(jù)變頻調(diào)速技術(shù)分析，在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，需要維持穩(wěn)定性及安全性，保護(hù)各工業(yè)生產(chǎn)的工作能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定性，并將其作為重要基礎(chǔ)。因此，在調(diào)速技術(shù)中，可以根據(jù)電機(jī)自動(dòng)化控制的工作效率以及質(zhì)量，設(shè)定關(guān)鍵性因素。為了更好地保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，可以使其電氣自動(dòng)化控制設(shè)備能夠發(fā)揮出其自身的應(yīng)有作用。在必要時(shí)，可以將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用至合理的環(huán)節(jié)里，通過變頻調(diào)速技術(shù)，更好地將電器自動(dòng)化控制在合理范圍內(nèi)，以保障各設(shè)備能夠安全運(yùn)行。此外，也可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)做出相關(guān)的優(yōu)化以及改進(jìn)，以保障設(shè)備的運(yùn)行情況?？梢杂行Т龠M(jìn)各工作體系，實(shí)現(xiàn)全面的優(yōu)化提升。

（四）提高自動(dòng)化的技術(shù)水準(zhǔn)

在電氣自動(dòng)化工作過程中，通過合理應(yīng)用，可以使電氣自動(dòng)化的技術(shù)應(yīng)用水準(zhǔn)得到全面提升。且隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)也得到相應(yīng)的完善。因此，變頻調(diào)速技術(shù)在一定程度上，也可以促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展。根據(jù)相關(guān)的員工工作模式而言，變頻技術(shù)的合理應(yīng)用，可以全面促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，更好地實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的模式。降低能耗以及經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)我國(guó)環(huán)保事業(yè)的快速發(fā)展，引起相關(guān)人員的高度關(guān)注。

三、變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用

（一）變頻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)。變頻調(diào)速具有四大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。一是啟動(dòng)沖擊小。大功率電機(jī)啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)電流會(huì)縮短電機(jī)使用壽命，在電網(wǎng)沖擊下，電源電壓同樣會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，從而影響電網(wǎng)內(nèi)的其他設(shè)備。而變頻調(diào)速可以有效控制電機(jī)啟動(dòng)頻率，大幅降低電機(jī)運(yùn)行期間逐漸上升的電機(jī)轉(zhuǎn)速帶來的負(fù)面影響。二是調(diào)速性能好。變頻調(diào)速器具有較寬的調(diào)速范圍，調(diào)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)非?？欤虼嗽趯?shí)際應(yīng)用中可以完成多種場(chǎng)合的變頻調(diào)速工作。三是節(jié)約電能。通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，人們能夠控制電機(jī)在適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速下工作，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。四是適應(yīng)能力強(qiáng)。變頻調(diào)速器通常會(huì)配置直流母線電容器，所以面對(duì)電網(wǎng)、電壓波動(dòng)時(shí)，其往往具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，即使運(yùn)行期間發(fā)生電網(wǎng)、電壓下滑，也能在一定周期內(nèi)保證失電時(shí)的運(yùn)行質(zhì)量。

2.缺點(diǎn)。變頻調(diào)速主要有兩大缺點(diǎn)。一是諧波污染。輸入側(cè)大多采用普通移相整流，因此在低頻情況下會(huì)產(chǎn)生較大的波形畸變，從而導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染。若沒有使用電磁隔離設(shè)備，電源波形就會(huì)受到影響。為了避免諧波污染，人們可以采用濾波器，保證運(yùn)行效率。二是投入成本高。變頻調(diào)速器的功率器件成本相對(duì)偏高，而且不具備較高的耐壓能力，因此難以在高壓狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。若采用電源降壓、調(diào)頻、升壓的運(yùn)行方式，則會(huì)加速設(shè)備損耗，導(dǎo)致成本上升。

（二）變頻調(diào)速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的運(yùn)用

1.在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)必須對(duì)能源進(jìn)行全面保障，依托于外界電源，使其供電能夠進(jìn)行全面的應(yīng)用。避免能源浪費(fèi)，不利于企業(yè)的發(fā)展，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)控技術(shù)，可以使電氣自動(dòng)化設(shè)備為整個(gè)系統(tǒng)提供有效的運(yùn)行動(dòng)能。但在發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行中，其復(fù)雜性較高。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)一定的不相符現(xiàn)象，如電流輸出以及實(shí)際需求不相符，針對(duì)設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，可以分析設(shè)備的問題現(xiàn)狀。例如，設(shè)備在運(yùn)行中，其整體電壓有可能會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)不穩(wěn)，導(dǎo)致整體設(shè)備出現(xiàn)短路等故障，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。在系統(tǒng)運(yùn)行中，根據(jù)系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行分析，可以就信號(hào)以及變頻調(diào)速機(jī)等進(jìn)行全面控制以及預(yù)防，加強(qiáng)工業(yè)電氣自動(dòng)化控制水平，保證整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)安全。高效保障企業(yè)的全面發(fā)展，改善工作效率，結(jié)合現(xiàn)有的產(chǎn)品，全面落實(shí)技術(shù)人員的綜合模式。保障電力合理加大資源的利用率，確保電力控制系統(tǒng)安全、有效。實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、能源節(jié)約，使企業(yè)能夠得到有效發(fā)展。在工業(yè)電氣化調(diào)試技術(shù)中，促進(jìn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。通過技術(shù)以及發(fā)電系統(tǒng)二者之間的融合應(yīng)用，全面增加發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.在減速區(qū)段中的應(yīng)用。針對(duì)整個(gè)減速區(qū)段，在應(yīng)用過程中，必須通過變頻調(diào)速技術(shù)控制自動(dòng)化的水準(zhǔn)，完成該區(qū)段的運(yùn)行穩(wěn)定，以避免電氣自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)臨界值現(xiàn)象。根據(jù)整體的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，進(jìn)行合理且高效的應(yīng)用，可以確保在工作中，降低整個(gè)危險(xiǎn)系數(shù)，增加工業(yè)安全性。例如，在調(diào)整中，利用PLC 與變頻設(shè)備，可以對(duì)減速曲線的特征進(jìn)行掌控、監(jiān)督，可以要求減速的時(shí)間段進(jìn)行全面分析，找出問題成因。并給出合理的解決措施，完成安全值以及數(shù)據(jù)值的融合。此外，也可以在監(jiān)控期間進(jìn)行分析，如發(fā)現(xiàn)其數(shù)量以及預(yù)定不符，可以通過自身的安全閾值向系統(tǒng)中心進(jìn)行記錄，必要時(shí)可發(fā)出警報(bào)，完成系統(tǒng)穿梭的全面調(diào)節(jié)。

3.控制等速區(qū)間。在正常的電氣企業(yè)中，電機(jī)設(shè)備的應(yīng)用較為廣泛，此類設(shè)備運(yùn)行的主要位置為等速區(qū)間，在使用變頻調(diào)速技術(shù)的過程中，借助相應(yīng)的信息技術(shù)平臺(tái)可有效控制該設(shè)備的運(yùn)行狀況，在電機(jī)拉動(dòng)設(shè)備時(shí)，當(dāng)其超速或過載運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)，從而對(duì)該區(qū)域起到切實(shí)的保護(hù)作用。通常來講，針對(duì)拉動(dòng)設(shè)備的電機(jī)來說，其合理的工作速度需為此前設(shè)定的15%，若速率超出該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，該系統(tǒng)的運(yùn)行速度會(huì)減慢，會(huì)隔開設(shè)備內(nèi)部的安全回路，利用緊急制動(dòng)裝置來緩解其運(yùn)行速度，繼而保障該區(qū)間的安全性。相關(guān)設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置需進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，如控制設(shè)備運(yùn)行速度，其速度要在10%內(nèi)、密切關(guān)注運(yùn)行期間的系統(tǒng)參數(shù)，確保該數(shù)值可維持設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.深度融合指示器保護(hù)失效。針對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)而言，變頻調(diào)速技術(shù)在運(yùn)行中，必須與工業(yè)設(shè)備進(jìn)行連接，落實(shí)相關(guān)的保護(hù)裝置，并對(duì)其進(jìn)行多種設(shè)置。通過相關(guān)的保護(hù)體系，依靠相關(guān)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)作，將其定位參考依據(jù)。在深度測(cè)試期中，產(chǎn)生作用非常重要。如果深度融合指示器無法正常運(yùn)行，也會(huì)導(dǎo)致大部分深度融合指示器失去保護(hù)能力，在設(shè)計(jì)研發(fā)、深度學(xué)習(xí)中，教師需要根據(jù)深度支持器的功能，設(shè)置指示器的調(diào)整模式。以全面保證支持器的正常運(yùn)行，可以起到優(yōu)良的保障效果。而利用變頻調(diào)速技術(shù)，在相關(guān)信號(hào)開啟時(shí)，可以對(duì)編碼器的脈沖信號(hào)進(jìn)行收集、整理，并就脈沖信號(hào)的整體數(shù)值進(jìn)行分析。例如，針對(duì)脈沖信號(hào)，可以將脈沖信號(hào)采取分析判斷后，就整體的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。如果采用活動(dòng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何變化，深度指示器自身均可以支持深度指示器的工作，失去應(yīng)用效率。如整體的深度支持其失去效率，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢測(cè)，以判斷設(shè)備是否進(jìn)入爬行狀態(tài)。分析深度指示器的相關(guān)現(xiàn)狀。采取制動(dòng)措施，并進(jìn)行有效的處理。

（三）發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，變頻調(diào)速技術(shù)表現(xiàn)出四大發(fā)展趨勢(shì)。一是智能化。交流電機(jī)的性能控制比較困難，但是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)本身具有非常強(qiáng)大的信息處理能力，可以通過學(xué)習(xí)來解決很多復(fù)雜問題，所以人們可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能化變頻調(diào)速。二是高度集成化。如今，變頻調(diào)速裝置體積已經(jīng)非常小巧，但是依然很難滿足使用需求，所以人們需要在保證變頻調(diào)速器性能不受影響的同時(shí)，通過集成電路工藝進(jìn)一步提高其集成度，使系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)更加小巧、便捷，研究強(qiáng)弱電一體化的集成化智能電機(jī)。三是高頻化。變頻調(diào)速器的開關(guān)頻率可以對(duì)諧波起到抑制作用，從而優(yōu)化系統(tǒng)性能，但是開關(guān)頻率的提升會(huì)加速器件損耗，影響變頻調(diào)速器的運(yùn)行穩(wěn)定性，所以人們需要優(yōu)化電子器件，促使變頻調(diào)速器完成高頻化。四是軟開關(guān)化。硬件開關(guān)會(huì)影響變頻調(diào)速器的頻率和容量，而軟開關(guān)則可以有效降低變頻調(diào)速器開關(guān)期間元件的損耗，從而提升變頻調(diào)速器的運(yùn)行質(zhì)量?？偠灾?，在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中，變頻調(diào)速技術(shù)的重要性毋庸置疑。變頻調(diào)速不僅能夠在工業(yè)生產(chǎn)中降低生產(chǎn)成本，還能夠有效提高各種電氣設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。未來，隨著時(shí)代的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)會(huì)變得更加完善。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著電氣自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用，其能改進(jìn)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，在采用變頻調(diào)速技術(shù)的過程中，可有效增強(qiáng)電氣內(nèi)部各項(xiàng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，促進(jìn)企業(yè)的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。