電氣自動化中變頻調(diào)速技術(shù)的有效應(yīng)用研究

張弋凱 王光舟

摘要：在電氣自動化控制技術(shù)中，其作為重點的環(huán)節(jié)，同時也是我國的經(jīng)濟(jì)支撐主體，因此變頻調(diào)速技術(shù)非常重要。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時，需要結(jié)合自身的實際情況。積極有效的應(yīng)用新型技術(shù)，對工業(yè)領(lǐng)域運行過程中的環(huán)境污染以及相關(guān)問題樹立良好解決方案。通過變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，使其具備較強(qiáng)的調(diào)頻性。通過多樣性的方法，以保證在工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，對變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行有效的合理配置。以保障該企業(yè)能夠持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，具有非常重要的實際意義以及綜合作用。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;變頻調(diào)速技術(shù);應(yīng)用

1應(yīng)用概述

1.1應(yīng)用原理

變頻調(diào)速技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)末，最初由外國學(xué)者所提出，主要是為了解決交流電機(jī)的耦合問題。其應(yīng)用原理為電源的輸入頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生正比，通過變化電源的輸出頻率，實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。在上述原理的基礎(chǔ)上，變頻器不斷升級和優(yōu)化，性能和質(zhì)量越來越高。按照直流條件下的調(diào)速原理，亦可以實現(xiàn)矢量變換，確保交流調(diào)速能力同步提高。該理論提出以來，各國的學(xué)者紛紛對其進(jìn)行深入研究。在對電壓逆變器展開研究過程中，發(fā)現(xiàn)通過對定子磁力鏈與轉(zhuǎn)子磁力鏈進(jìn)行控制后，可以讓兩鏈間的夾角更加穩(wěn)定，達(dá)到了對電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的預(yù)期控制目標(biāo)。

時至今日，關(guān)于變頻調(diào)速技術(shù)的研究一直沒有停下腳步，基于其控制效果高于直流調(diào)速的優(yōu)勢，極大提升了應(yīng)用的可靠性、實用性和穩(wěn)定性。目前國內(nèi)外眾多企業(yè)都在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)系統(tǒng)與計算機(jī)控制領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)。根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，國內(nèi)直流調(diào)速技術(shù)不斷被變頻調(diào)速所取代，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用前景更加廣闊，逐漸成為未來電氣自動化發(fā)展的主要方向。

1.2技術(shù)特征

依靠電源輸入頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，變頻調(diào)速技術(shù)可以確保電機(jī)控制效果。經(jīng)由與各類先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，提升設(shè)備利用率與運用便捷性，達(dá)到有效控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。在電氣自動化控制中，變頻調(diào)速技術(shù)之所以能夠保障設(shè)備的有效運行，與其固有的特性是分不開的。首先，該技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，針對企業(yè)用電動機(jī)功率和瞬間啟動問題，能夠控制電機(jī)的啟動頻率，發(fā)揮了其潛在的通用性優(yōu)勢，將啟動電流控制在預(yù)期區(qū)間范圍內(nèi)。確保設(shè)備的穩(wěn)定持久運行。其次，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益完善，調(diào)速器的功能和性能也逐漸向電氣自動化控制一體化邁進(jìn)，為此調(diào)速效率進(jìn)一步增高。鑒于諸多現(xiàn)代科技的融入，一方面可以結(jié)合電機(jī)的工作情況實現(xiàn)一體化的操作。另一方面，技術(shù)操作較為便捷，能夠補償功率因數(shù)，變頻調(diào)速技術(shù)的效益又十分突出，在變頻調(diào)速節(jié)能方面具有顯著的效能。

2電氣自動化控制中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

2.1小標(biāo)題是脈沖優(yōu)化選擇器

技術(shù)設(shè)計是實現(xiàn)其功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是保證自動化控制技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。為此，在設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先選擇控制芯片，并設(shè)定信號源（OFDM，即OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù)），對與之關(guān)聯(lián)的電路模塊進(jìn)行功能編寫，包括FFT（FastFourierTransform，快速傅立葉變換）、星座映射、緩沖模塊、D/A（DigitaltoAnalog，數(shù)模）轉(zhuǎn)換、插入循環(huán)前綴等，以保證各模塊之間的銜接與功能實現(xiàn)。其中，尤其要關(guān)注信號源的設(shè)定，仿真試驗中應(yīng)采取倒序的方式進(jìn)行，先完成各模塊組合，再進(jìn)行信號源（OFDM）設(shè)置，以確保設(shè)計的可靠性。在運用過程中難免會出現(xiàn)整流電路燒毀的情況，為降低此類事件的發(fā)生，可以依托變頻調(diào)速技術(shù)中的抑制措施來抑制電路中的浪涌電流，以確保整個電路的穩(wěn)定可靠運行。

2.2自適應(yīng)電動機(jī)模型

其功能主要就是根據(jù)電機(jī)電流檢測結(jié)果和輸入電壓的對比，對電機(jī)的自動識別參數(shù)進(jìn)行明確。在轉(zhuǎn)矩控制中，自適應(yīng)電機(jī)模型是非常重要的一個分支，同時也是最為關(guān)鍵的一個單元。自適應(yīng)電機(jī)模型由于自身優(yōu)勢顯著，可以廣泛運用于諸多工業(yè)生產(chǎn)場所中，通過合理控制模型的轉(zhuǎn)速來發(fā)揮自身的優(yōu)勢。通常情況下，自適應(yīng)電動機(jī)模型的控制轉(zhuǎn)速在0.5%，適用于閉環(huán)轉(zhuǎn)速中。在工業(yè)電氣控制中自適應(yīng)電動機(jī)模型是至關(guān)重要的，原因主要是因為在工業(yè)生產(chǎn)中電氣化占據(jù)著主導(dǎo)地位，對自適應(yīng)電機(jī)模型的合理運用有助于夯實工業(yè)生產(chǎn)運行的基礎(chǔ)。

2.3深度指示器

深度指示器是電氣自動控制系統(tǒng)中不可或缺的部分，它可以科學(xué)識別電氣設(shè)備運轉(zhuǎn)中存在的問題，并采取針對性的措施處理故障，保障電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全運行。如果電氣設(shè)備在具體的運行過程中存在問題，則會大大增加系統(tǒng)運行的危險性。在深度指示器中合理運用變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效讀取或分析深度指示器設(shè)備當(dāng)中數(shù)據(jù)信息，同時還能對編碼器中脈沖信號采集情況進(jìn)行識別，采取針對性地措施處理問題，并充分利用自動化技術(shù)對其問題進(jìn)行處理。在這一過程中如果遇到重大故障問題，則需要及時將問題傳輸?shù)街付ㄏ到y(tǒng)內(nèi)，讓上級工作人員進(jìn)行解決處理。

2.4優(yōu)化脈沖選擇器

針對脈沖選擇器所收集的信息數(shù)據(jù)，應(yīng)給予及時的分析與處理，同時以其為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM信號設(shè)備的調(diào)節(jié)與優(yōu)化，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號接收的準(zhǔn)確性與及時性;注重對結(jié)構(gòu)模塊電路的編寫與改進(jìn)，保持各模塊間的銜接與功能的完整性，促進(jìn)其性能地發(fā)揮。但受制于變頻調(diào)速技術(shù)問題，在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)會存在不確定因素，導(dǎo)致電解電容器容量離散問題產(chǎn)生，從而使電壓傳輸出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，因此需要采取科學(xué)方式，確保電壓值平衡及電阻控制，以保持設(shè)備運行的穩(wěn)定性。運用變頻調(diào)速技術(shù)主要是因為在有效確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，通常還會抑制浪涌電流，這樣就能最大限度地確保電路的穩(wěn)定運行，防止電路被燒壞。

2.5設(shè)備安全保障措施

（1）主線、配線隔離運行措施。主要是在兩者之間提升獨立運行能力且產(chǎn)生隔離效應(yīng)，以此降低變頻調(diào)速器受電磁感應(yīng)的影響系數(shù)。（2）遮光措施。即針對設(shè)備的應(yīng)用場景，采取遮光棚減少曝光強(qiáng)度，以減少其對設(shè)備使用的影響。（3）橡膠減振措施。主要依靠在設(shè)備底部增加橡膠墊的方式，使設(shè)備運轉(zhuǎn)中降低振動性，從而減少振動對變頻調(diào)速器性能及精度的影響。由于受到多種外界因素的干擾，在變頻調(diào)速裝置運行中難免會出現(xiàn)各種問題，因此需要根據(jù)設(shè)備具體情況采取相應(yīng)的安全保障措施。

2.6等速區(qū)間的超速控制保護(hù)

當(dāng)前電機(jī)拉動設(shè)備在工業(yè)電氣企業(yè)中的運用較為廣泛，電機(jī)拉動設(shè)備在等速區(qū)間運行，最大限度地利用電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，基于超速運行或是電機(jī)拉動過載力較大的情況下第一時間發(fā)生預(yù)警，有效保護(hù)等速區(qū)間的超速控制。為實現(xiàn)等速區(qū)間的超速控制保護(hù)，在設(shè)備運行過程中要求設(shè)置以下兩個控制保護(hù)：一是速度控制不能超過10%，二是在正常運行過程中速度要保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展有效推動了電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，且隨著變頻調(diào)速技術(shù)的創(chuàng)新及改革，其在電氣自動化控制中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了比較理想的應(yīng)用效果。變頻調(diào)速技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢，在深度指示器、等速段超速、減速段超速、自動化控制、電機(jī)組系統(tǒng)、工業(yè)節(jié)能方面及自動化適應(yīng)電機(jī)模型單元中均得到廣泛應(yīng)用，既可以提高電氣自動化控制效果，還可以推動電氣行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

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