变频调速技术在工业电气自动化控制中的运用探究

孙 明

身份证号码：411503198511260032

变频调速技术在工业电气自动化控制中的运用探究

孙 明

身份证号码：411503198511260032

工业中使用的电气自动化控制设备大多数功率比较大，消耗的电能及材料也比较多，以数控机床为例，工程技术人员为了能够有效的解决这一问题，经常采用的方法是工频方式，虽然这种方法有一定的效果，但是因为其劣势比较明显，经过研究，在数控机床中使用了变频调速技术，其效果非常好，不仅避免了工频技术的劣势，还提高了作业效率与质量。本文首先介绍了变频调速技术；探讨了该技术在电气自动化控制中的应用，希望能够为变频调速技术的发展提供参考。

工业电气自动化；变频调速；技术应用

随着当今科学技术的不断发展，工业自动化设备得到了越来越广泛的应用，通过电气自动化的逐步推广可以确保相关领域生产效率得到有效提升，进而节省大量人力财力。而变频调速技术的引入更加推动了工业电气自动化的性能革新。相比于传统的调速技术，变频调速技术稳定性更好，实用性也更强，得到电气自动化的广泛应用。

1 工业电气自动化控制中的变频调速技术作用

1.1 有利于积极推广变频调速技术

目前，变频调速技术主要是通过改变电源频率来实现调整和控制电机转速，其能够确保电气自动化控制实现连续平滑性的工作。最佳的调速方案就是运用变频器和节能变频器来有效地控制工业生产中的电气自动化。同时变频器还可以实现节能的目标，通过合理设置变频器的调速装置，就可以实现较好的节能效果。此外，正确利用变频调速器，能够全面调整电机、电源系统和电路，同时对电机进行实时监控，依据电流的大小合理调节变频器，在实现节能目标的同时，还能提高整个工业生产效率。

1.2 切实提升工业自动化技术

电气自动化技术在目前的经济发展中已经不再陌生。其通过积极融合机、电、计算机以及信息处理等多种学科，实现了各个学科之间的交叉和渗透，并主要运用于工业生产中的高精尖设备的生产及制造中。在工业自动化控制中引入变频器，能够真正实现电气自动化技术。变频器与异步电动机连接后，根据公式

(n：电机转速，转/分钟 f：电源频率p：电机磁极对数，两极为一对、四极为两对)，变频器可以调节输出频率，从而调节电机的转速。

2 变频调速设备的主要构成部分

2.1 自适应电机模型模块

该模块是变频系统的重要构成部分，其主要功能在于对电机的输入电流和电压进行检测，确保输入电源满足电机的基本参数。同时，该模块还通过对转矩进行直接控制，完成对电机的调速功能。在工业电气自动化系统中，变频调速技术通常在转速控制精度超过0.5%时，使用闭环转速进行反馈控制，从而达到控制电机转速的目的。

2.2 脉冲优化选择器

在具体的设计过程中，通过选择合适的控制芯片，并设定对应调制方式(OFDM) 的信号源，然后编写模块电路，实现对应的主要功能，包括FFT、插入循环前缀、缓冲模块以及D/A转换功能。为了保证设计模块具有对应的功能，在设置之后需要对OFDM 信号源进行仿真试验，保证结果最终通过。

3 工业电气自动化控制中的变频调速技术

3.1 在工业电气自动化控制中的应用

选择的工程实例为：变频调速技术在数控机床节能改造工程的应用。a.工程概述。某数控机床主驱动功率为50kW，速度为16000r/ min，由于电能的消耗量比较大，在以前的实际运用中，为了降低能耗，提高效益，尝试采用工频运行的方式，尽管能够取得一定的效果，但无法保证恒定的线速度，只能近似稳定在某一特定的角速度，针对这种情况，决定采用变频调速技术对其进行节能改造，降低数控机床的电能消耗，提高机械加工效益。b.方案的确定。齿轮变速式主轴速度最多有30段可以供选择，难以实现精细的恒线速度控制，并且系统有时候会出现相应的故障，对离合器进行定期的维修。

3.2 对等速段超速进行保护

就机床旁轴提速电机系统而言，等速段超速保护过程如下：当速度检测器对提升速度的检测超出额定速度的15%时，会引发等速超速继电器发生动作，将安全回路成功断开，实现对等速段超速的紧急制动。因此，当进行紧急制动过程中，极易产生较大的冲击力，对于机床旁轴提速电机系统具有较大的危害性。为此，在对等速段保护进行设置的过程中，应分别从两个阶段入手：一是若超速10%，且已经超出所设定时间，则系统将自动启动声光警报信号，提醒尽快启动制动；二是若运行速度逐步降低，至恢复正常速度时，声光警报信号将解除；如果没有及时采取相应的制动措施，提升速度还未有效降低，反而超速进行时，系统经过运算判断，而且超过了所设定的时间，则将自动启动安全继电器，实现安全制动，能够有效降低紧急制动可能带来的危害性。

3.3 自动化的适应电机模型单元

自适应电动机模型单元的作用能够通过检测输入电动机的电压和电流情况进行电动机的基本运行参数的识别，并且该电动机的模型能够直接的和变频器相连接，直接的进行对转矩控制，并且在大多数的工业生产和应用中还可以将工业机电一体化系统的运行情况进行精度性的控制，并且可以根据不同的工业机电一体化运行情况开展开闭环的转速选择。

而且能够通过对转矩比较器和磁通比较器进行比较选择，并且对其进行反馈以及参考值的固定时间的比较，通过两者之间的滞环调节器来输出转矩或者磁场的状态。

综上所述，可知在工业电气自动化控制级中应用变频技术，其效果非常好，不仅提高了控制质量，还提高了控制精度，在精简控制结构的同时，也做到了节能，不仅降低了相关设备的耗损程度，也降低了企业成本支出，也就提高了企业的经济效益，目前该技术还处在深度研究阶段，经过相关研究人员的努力，相信该技术会得到更加广泛的应用。

[1] 席李岩. 变频调速在工业电气自动化控制中的运行思路探究[J]. 江西建材，2014，20：202+215.

[2] 朱娟娟. 刍议工业电气自动化控制中变频调速技术的应用[J]. 企业技术开发，2014，27：60+70.