發布時間：2022-01-13所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要院電氣自動化控制是立足于信息技術的研發探究的基礎上，實現對自動化技術的應用。社會科學的進步發展，工業電氣自動化控制也在此過程中日趨完善，在電氣工程及其自動化行業標準的管控下，企業自身技術水平也在相應提升。基于此，本文通過對現階段變頻調速技術應用
摘要院電氣自動化控制是立足于信息技術的研發探究的基礎上，實現對自動化技術的應用。社會科學的進步發展，工業電氣自動化控制也在此過程中日趨完善，在電氣工程及其自動化行業標準的管控下，企業自身技術水平也在相應提升。基于此，本文通過對現階段變頻調速技術應用的具體情況、技術領域的分類、技術應用的范圍進行闡述，以此來分析和研究如何更好地將變頻調速技術與工業電氣自動化控制結合在一起，并在此基礎上，對其發揮的作用做簡要概述，其目的在于為當前工業電氣自動化的良性發展提供有效的借鑒。
關鍵詞院變頻調速技術;工業電氣自動化;技術分析
0 引言
經濟社會的快速發展，為先進技術和各種自動化系統的研發和創新應用提供了強有力的支持。在工業生產領域，基于傳統模式的工業電氣自動化控制系統在運用過程中對人力物力的消耗非常大，并且還對人類居住環境和生態環境帶來了一定影響。通過對變頻調速技術的有效應用，不僅改善了存在于工業電氣自動化控制的問題和不足，同時也幫助人們生活生產更加便捷高效。同時在工業電氣自動化控制化技術的發展要求下，相關行業要加強技術的研發管理工作，推動電氣工程行業朝著更高質量的目標前進。
1 工業電氣自化控制技術應用價值
工業電氣自動化控制技術應用橫跨多個領域，電氣工程的建設和管理更是依賴于自動化控制技術的發展水平，將其與計算機網絡進行結合，構造完整的運作模型，再輔助人工手段來反復操作增強其運行的效率。
1.1 優化控制流程
相關行業在加大電氣自動化控制技術應用的同時，也要對電氣自動化控制技術系統的保養和維護加大關注力度。這是因為自動化控制化技術系統在運行時，容易部分數據參數容易發生變動造成企業的生產受到影響[1]。電氣自動化控制系統的管理工作復雜多變，如果出現數據誤差，企業要通過加大投入成本來核查數據中存在的誤差情況。因而不斷擴大電氣自動化控制技術在電氣工程相關方面的運用力度，對提升企業電氣自動化控制系統的維護能力有著重要的作用。自動化的管控裝置也能夠依據實際情況進行調整，調整步驟也比較簡單，促進了電氣自動化控制系統的高效運轉。
1.2 確保控制模型的精確性
電氣自動化控制技術應用和管控效率的高低大概率是由其數據庫儲存量和動態方程比所決定的，并且管控效率低下會對企業生產管理過程帶來影響[1]。其控制模型的設計較為復雜，管控數據持續處于波動狀態，不利于對控制程序進行深入的了解。被控制模型的精確性也因為人們無法預測影響模型控制等各種非主觀因素，導致其很難發揮實際作用。而電氣自動化控制技術的應用可以促使系統在控制程序上不會對控制目標進行建模，降低了非主觀因素的干擾作用。
1.3 促進電氣工程及其自動化工作順利開展
電氣工程及其自動化傳統的管控工作效率低下且并不能滿足當前時代對于電氣工程自動化性能的要求。因此依靠電氣自動化控制技術的管控裝置，可以使電氣工程系統的調度工作更加高效便利。將電氣自動化控制技術應用到電氣工程自動化控制裝置中，能夠對其所建立的模型參數進行自動調整，減少了相關的人力成本投入，一些控制裝置還能在無人控制的情況下自動進行距離調整。
2 變頻調速技術應用部件分析
變頻調速技術通常而言，指的是為了適應現代化工業生產發展的需求而形成的一種具有創新性的技術手段。變頻調速技術主要是對電源輸出頻率進行調節從而調整電機自身的轉動速度，保證其自動化變頻調速能夠符合發展的目標。在實現變頻調速技術的功能上，主要包括三個部件：
2.1 自適應電動機模型單元
這是變頻調速技術中最常應用的部件，它在變頻調速技術的應用過程中發揮著非常重要的作用，所發揮的功能主要體現在對電動機的電壓和電流的參數進行檢測，保證其能夠處于平穩運行的模式[2]。這些電壓和電流參數的獲得，也能夠讓相關人員對電動機的具體信息狀態全盤掌控，促使工業電器自動化工作能夠進一步強化和落實。
2.2 轉矩和磁通比較器
這兩個比較器在應用的過程中，能夠將生成的數值和作為參考的數值進行系統的比較，再通過置換調節器反饋出轉柜還有磁場所處的真實狀態。
2.3 脈沖優化選擇器
這個部件的使用，能夠針對芯片信息進行科學有效的處理，在處理環節結束后，通過對信號源進行調制和設計，在同一時間段內將由五個模塊構成的電路系統編寫出來。
3 變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用情況分析
3.1 變頻調速技術的應用優勢
第一，變頻調速技術應用于工業電器自動化控制器中，對于電機啟動造成的沖擊較小，部分大功率的電動機在開始啟動的時候，產生的電流過大，對于電動機的使用年限會造成影響，并且過大的電流還會對電網造成強烈的沖擊，造成電源電壓瞬間波動，對于處在同一電網當中的另外一些負荷設備的正常工作帶來影響[1]。而在變頻調速技術的控制下，電機在啟動時其頻率會變得更加平穩，在緩慢開啟的過程中促使電動機本身的電源頻率能夠由低到高進行輸出，使電機轉速逐漸提高，保證了電機和電源使用過程的高效性和安全性。
第二，變頻調速技術在調速方面具有較寬的范圍，調速時動態響應靈敏，在此過程中造成的沖擊力度也比較小，其輸出范圍主要固定在 0Hz 到幾百 Hz 的輸出頻率，各種電機應用場合的調速都能與其線性度產生和諧性，如機床、生活水泵還有提升機等，這些設備的調速速度還有精度要求能夠與變頻調速技術產生較好的效果[3]。
第三，通過應用變頻調速技術能夠保證電機在運行轉速過程中得到較大氛圍的改變，使電機即使在低速運行工作狀態，也能減少大量能耗，保證電力能源成本能夠得到最大化的應用。
第四，變頻調速技術中，變頻器在應用過程中所配置的通常是直流母線電容器，其優點在于能夠和電網電壓波動產生適應性，即使在額定電壓處于 5-10%之間也能保證滿負荷輸出。如果出現電網突然壓降，其所應用的變頻器也可以保證在 5 個周期內，在失電的情況下不會出現跳閘的問題，而且處于輕載狀態時，其還能夠在失電情況下運行時間變得更加長久，如表 1 所示。
3.2 變頻調速技術的應用缺陷
第一，將變頻調速技術應用于工業電氣自動化控制中，在產生較大優勢功能的同時也會帶來一些負面的影響。變頻器的輸入側所采用的技術一般是普通的移相整流技術，當其處于較低頻率的狀態的時候，會造成較大的波形畸變，給電網帶來諧波污染，特別是如果電磁隔離設備不足的情況下，對電源波形的影響將會升級[2]。不過隨著技術的不斷更新創新，在當前工業電氣自動化行業中，一些企業廠家在變頻器的內部設置輸入以及輸出的濾波器，它能夠有效解決諧波情況的出現。
第二，當前變頻調速技術所應用到的設備和功率器件，如 IGBT 等模塊投入成本比較大，而且其耐壓能力也有一定的限度，很難在大于 10kV 等級的情況下正常工作。因此，如果需要對高電壓以及大容量變頻調速的時候，要事先運用變壓器來對電源進行降壓，之后調頻，最后還要再次升壓。整個工作過程會加大設備投資的力度還有系統損耗的程度，造成成本投入過大。
4 變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的運作結構
4.1 硬件結構
4.1.1 獨立式變頻器
獨立式變頻器將逆變與整流單元置于同一容器，控制設備與容器相連即可投入使用。在具體應用過程中，獨立式變頻器能夠實現對電氣設備工頻電源的頻率轉化，將工頻電流轉化為交流電，再以交流電頻率為依托，達到控制電氣設備的目標。整體而言，獨立式變頻器具有使用簡單的優勢，使其在工業電氣行業的應用度較高，但是，其控制范圍有限，單臺獨立式變頻器只能控制單臺電氣設備，且只能控制設備的運作速度。
4.1.2 公共直流母線式
公共直流母線式變頻器能夠適用于多電氣設備傳動系統之中，實現對多臺電氣設備的控制。其借助獨立的回饋裝置、整流裝置，推動控制系統帶功率直流電的產生，并與傳統系統直流母線進行連接，此時，該變頻器具備增強母線直流電與吸收母線內直流電的性能。在實際應用過程中，可借助回饋與整流裝置實現對電流的增強或削弱控制，改變電氣設備的運作頻率。整體而言，公共直流母線式變頻器具有應用方法復雜的特點，使其使用率相對較低，但是，其具有功能性強的優勢，與大型工業的匹配度較高。
4.1.3 帶能量回饋單元
帶能量回饋單元變頻器適用于電氣設備調速系統之中，與公共直流母線式、獨立式變頻器的差異，主要表現為：帶能量回饋單元變頻器涉及變頻器與帶能量回饋單元兩結構，且兩結構相互獨立，卻又保持聯系。帶能量回饋單元變頻器的運作原理，主要表現為：首先連接電氣設備與變頻器結構的發電電源，在發電條件下，由于負載轉動慣量的影響，變頻器和電氣設備同時轉動，短時間內，電機轉速高于變頻器轉速，則表示電機內帶有多余電能，變頻器吸收該電能，電壓急速上漲，進而對設備溫度造成影響，此后，帶能量回饋單元會獲取變頻器內的直流母線電壓，并借助逆變效應，實現直流電壓向交流電壓的轉換，再經由噪聲濾波環節，實現交流電電能與發電網的交接，進而達到消耗電能的效果。整體而言，帶能量回饋單元變頻器具有操作復雜的特點，但是，具有節能優勢，使其在工業電氣行業的應用度較高。
4.2 軟件結構
軟件結構作為變頻調速技術實現自動運轉的關鍵因素，具有功能服務、遠程控制以及預設邏輯等特點，具體表現為：首先，通常借助電控單元實現對變頻器的控制，電控單元主要包含控制電路與傳感器，傳感器主要作用于電氣設備狀態接收與傳輸;其次，借助終端對設備狀態進行識別，再以人工預設為標準，對狀態優良性進行判斷分析，再對控制電路發出指令，變頻器邏輯運轉;最后，結合實際工作需求，對邏輯機制進行補充優化，推動應用程序形成，實現軟件化發展。
5 變頻調速技術在工業電氣自動化控制中的應用領域分析
5.1 應用于數控機床
將變頻調速技術引入數控機床的功能應用當中，能夠最大程度減少資源、能源的損耗。這是從數控機床的實際工作情況加以分析的，數控機床在傳統運行過程當中會造成電源的大量消耗，這些能源消耗過度會導致數控機床的使用壽命下降。因此，將變頻調速技術與數控機床領域相結合，可以從多方面促進往常工頻在控制機床時的操作方式的有效轉變，保證機床的齒輪主軸速度在合理科學的限定和選擇范圍之內，使機床在工作過程當中能夠得到精準的維護和保養。
從現階段數控機床中應用變頻調速技術的具體情況來看，除了資源能源消耗量的大幅減少，工廠企業所投入的成本在降低之外，數控機床應用的效率也得到有效的提升，更能滿足工廠企業發展的需求，展現了良好的應用效果。此外，通過變頻調速技術對數控機床的合理控制，促使機床本身的結構性能也在隨之得到優化，節省了金屬的大量投入使用。
5.2 傳感器的運行應用
傳感器這一物理裝置的應用是構建工業電氣自動化系統的基礎要素之一，其在這一系統發揮的功能主要是能夠對信號源進行檢測。因此，在傳感器的應用過程當中同樣將變頻調速技術充分融入到其中。通過發揮傳感器的作用，能夠助力工作人員對機器以及其周圍的一些設備的參數信息進行全方位的收集，再加以分析和提取，從而獲得可供利用的轉速信息，與此同時，將這些所獲得轉速信息實時低發布到顯示器當中，最后工作人員及時進行整理，以便為進一步工作提供有力的數據支撐。
5.3 變頻器的穩定運行
變頻調速技術應用于工業電氣自動化控制中能夠保證變頻器運行的穩定性，變頻器對于工業電氣自動化控制成效具有較大的影響，需要技術人員采取合理的手段措施，來保障變頻器在應用過程中的平穩運行[3]。從當前的運用情況來看，受到部分電磁感應影響，變頻器無法正常發揮出使用功能，因而，在處理這個問題的時候，相關工作人員可以運用主線隔離和設備回路配線的手段來進行適當調整，如因外界強光、震蕩帶來的變頻器運行不良則可采取遮光措施來改善。
5.4 發電系統應用
通常情況下，工業電氣自動化控制系統在運行時會更傾向于外部能源的傳輸方式，在這個傳輸過程當中，會給工廠企業的人力、物力還有其他資源投入帶來較大的損耗，因而為了有效解決這個問題，大部分工業電氣自動化控制系統在自身會帶有發電裝置，變頻調速技術能夠對這些發電裝置進行適當的調節，在其作用下，可以改善發電裝置中出現的運行偏差的問題，從根本上解決電流出現故障問題致使整個發電系統癱瘓的現象。而且，在發電裝置中合理科學應用變頻調速技術，還能夠對發電裝置產生的電流大小進行調節，保證電力資源能夠能夠充分利用和合理分配。
6 結束語
綜上所述，當前所應用的變頻調速技術，具有調速性能良好、功率因素較高以及節能成效顯著的優勢，廣泛應用于工業電氣自動化控制當中。合理科學的應用變頻調速技術，可以針對存在于工業電氣自動化控制的缺陷加以改善和調節，促進經濟效益和社會效益的協調發展。——論文作者：張姝 ZHANG Shu
參考文獻
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