變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的運(yùn)用探究

李仕菊

摘 要：近年來隨著工業(yè)電氣自動化的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來越受到重視，并且已經(jīng)廣泛的用在了工業(yè)電氣自動化的控制當(dāng)中。當(dāng)前關(guān)于電機(jī)能耗的降低問題，大都普遍采用變頻調(diào)速的技術(shù)，轉(zhuǎn)化電機(jī)的工作狀態(tài)，變頻調(diào)速控制使得生產(chǎn)效率得到有效的提升，也適應(yīng)了節(jié)能降耗的發(fā)展，進(jìn)而節(jié)省人力和財(cái)力。變頻調(diào)速技術(shù)適應(yīng)工業(yè)電氣自動化控制的要求，相比傳統(tǒng)直流調(diào)速的方式，變頻調(diào)速穩(wěn)定性更好，實(shí)用性更強(qiáng)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)有利于節(jié)約能源，對工業(yè)電氣化控制具有重要作用，在今后的實(shí)際工作中值得推廣。

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

前言

隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)使用更加先進(jìn)更加可靠的技術(shù)使得能耗降低，因此，提升節(jié)能降耗的效果已經(jīng)成為發(fā)展的一項(xiàng)重要的任務(wù)，而安裝工業(yè)實(shí)施自動化的設(shè)備能夠進(jìn)一步的產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)利益。變頻調(diào)速技術(shù)擁有調(diào)速性能好，功率因素高，節(jié)能效果明顯等特點(diǎn)，該技術(shù)的正確應(yīng)用滿足了工業(yè)電氣自動化控制的需求，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，為更多的工業(yè)生產(chǎn)節(jié)省更多的人力資源，提高生產(chǎn)效率。

1 變頻調(diào)速技術(shù)概述

變頻調(diào)速技術(shù)的原理是電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源的輸入頻率成正比來實(shí)現(xiàn)的。在電機(jī)控制過程中，改變電機(jī)工作電源的頻率就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻器就是基于以上原理開發(fā)設(shè)計(jì)的，該技術(shù)初始于20世紀(jì)70年代初，國外學(xué)者提出了相關(guān)的控制理論，對于交流電動機(jī)的耦合問題，用該理論解耦成功，并且，根據(jù)直流條件下的調(diào)速原理進(jìn)行矢量的變換，明顯的提高了交流調(diào)速的能力。在這個(gè)理論提出后，相關(guān)學(xué)者對其進(jìn)行了完善，一個(gè)德國的學(xué)者在研究電壓逆變器時(shí)，對于轉(zhuǎn)子磁力鏈和定子磁力鏈進(jìn)行了角度控制，可以成功控制兩鏈之間的夾角，從而在控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對其轉(zhuǎn)矩的直接控制。該學(xué)者研究的方法簡單易行，可以用相對較小的參數(shù)來完成模型的建立。目前變頻調(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)已經(jīng)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)電氣自動化發(fā)展的必然趨勢。

變頻調(diào)速技術(shù)造價(jià)低廉、生產(chǎn)效率高。通過長時(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)極大的提高了變頻調(diào)速技術(shù)的可推廣性。目前市面上比較為常見的幾類變頻調(diào)速器的性能仍處于不斷的優(yōu)化之中。以獨(dú)立式變頻調(diào)速器為例，獨(dú)立式變頻調(diào)速器可以實(shí)現(xiàn)整流單元與逆變單元的一體化安置，極大的提升了設(shè)備使用的便捷性，因此獨(dú)立式變頻調(diào)速器的應(yīng)用受到了工業(yè)電氣自動化控制領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可。

2 變頻調(diào)速在工業(yè)電氣自動化控制中的重要性

隨著電氣自動化技術(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。電氣自動化技術(shù)涉及廣泛，包括信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。我國工業(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)域電氣自動化技術(shù)是不可忽略的一部分。由于電氣自動化控制的核心目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)施能夠自動化運(yùn)轉(zhuǎn)，因此要更好的將工業(yè)電氣自動化控制和變頻調(diào)速技術(shù)結(jié)合起來，并且在變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣自動化節(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)的開發(fā)和利用，進(jìn)而使得電氣自動化控制系統(tǒng)的實(shí)際工作效率得到提升，促進(jìn)工業(yè)電氣自動化的真正實(shí)現(xiàn)。

3 變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用研究

3.1 自適應(yīng)電機(jī)模型模塊的應(yīng)用

自適應(yīng)電動機(jī)模型單元在變頻系統(tǒng)中扮演著重要角色，該模塊已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，主要功能有對電機(jī)的輸入電流和輸入電壓進(jìn)行檢測，使得電機(jī)參數(shù)滿足輸入電源的要求。而且，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩可以用自適應(yīng)電動機(jī)模型單元直接控制，該模塊在進(jìn)行直接控制轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了對所控制電機(jī)的調(diào)速功能。通常情況下，在工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)中，對于轉(zhuǎn)速的控制，變頻調(diào)速技術(shù)的要求其精度應(yīng)大于0.5%，當(dāng)精度超過0.5%時(shí)，為了控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，應(yīng)該使用閉環(huán)反饋的回路進(jìn)行反饋控制，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

3.2 脈沖優(yōu)化選擇器的應(yīng)用機(jī)制

在設(shè)計(jì)的具體過程中，應(yīng)選擇合適的控制芯片，選擇完成之后，設(shè)定對應(yīng)（OFDM）信號源，然后對電路模塊進(jìn)行編寫以實(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（OFDM）的信號源進(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，另外為了防止該現(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)電路就可以安全運(yùn)行，且穩(wěn)定可靠。

3.3 轉(zhuǎn)矩與磁通比較器的作用與研究

轉(zhuǎn)矩與磁通比較器的主要作用是將反饋信號與參考信號進(jìn)行周期性對比，并在此之后通過滯環(huán)調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)矩或者磁場狀態(tài)輸出，輸出的信號中可以分析得到轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)狀態(tài)與磁場的實(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。

4 結(jié)束語

總而言之，變頻調(diào)速技術(shù)是一種新的技術(shù)，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)降低了生產(chǎn)能耗，確保了生產(chǎn)安全和質(zhì)量，滿足了電氣自動化控制的需要，給企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益。未來在在設(shè)計(jì)調(diào)速器時(shí)，應(yīng)該從實(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)需要進(jìn)行創(chuàng)新，對創(chuàng)新后的產(chǎn)品進(jìn)行完善，使變頻調(diào)速器在工業(yè)電氣自動化的應(yīng)用領(lǐng)域不但能夠降低工業(yè)電氣自動化系統(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。

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