电气自动化控制中变频调速技术的有效运用探究

袁光辉

摘 要：在电气自动化控制中，变频调速技术拥有调速性能好，功率因数高，节能效果明显等特点，该技术的正确应用满足了工业电气自动化控制的需求。事实证明该技术在各项生产活动中的运用取得不错的效果，为更多的工业生产节省更多的人力资源，提高生产效率。本文围绕电气自动化控制中变频调速技术的有效运用进行了分析。

关键词：电气自动化控制；变频调速技术

随着电气自动化控制技术的日益发展成熟，该技术已成为工业领域中的核心技术之一。电气自动化控制涉及广泛，包括信息技术、互联网技术、计算机技术、机电技术等多个学科领域。由于电气自动化控制的核心目标在于实现电气设施能够自动化运转，因此要更好的将工业电气自动化控制和变频调速技术结合起来，并且在变频技术实现电气自动化节能的时候，还要根据具体的运行情况进行相应的变频调节技术的开发和利用，进而使得电气自动化控制系统的实际工作效率得到提升，促进工业电气自动化的真正实现。

一、变频调速技术简介

（一）基本原理

变频调速技术的原理是电机转速与工作电源的输入频率成正比来实现的，在电机控制过程中，改变电机工作电源的频率就可以改变电机的转速，变频器就是基于以上原理开发设计的。该技术初始于20世纪70年代初，国外学者提出了相关的控制理论，对于交流电动机的耦合问题，用该理论解耦成功，并且，根据直流条件下的调速原理进行矢量的变换，明显的提高了交流调速的能力。在这个理论提出后，相关学者对其进行了完善，一个德国的学者在研究电压逆变器时，对于转子磁力链和定子磁力链进行了角度控制，可以成功控制两链之间的夹角，从而在控制电动机转矩时可以实现对其转矩的直接控制。变频调速技术效果比直流调速好，在可靠性方面，该技术性能也在日益提高，已经大范围的使用在工业电气自动化、计算机控制、工业系统中，并且实用性更强。

（二）技术特征

首先，变频调速技术具有造价低廉、生产效率较高的特点，如今的变频调速器所使用的所有零部件大都采用生产效率较高的工艺制造而成，例如低K制造工艺等，新型生产技术的引入能够在更短的时间内完成设备生产，同时降低了其原有的生产成本；其次，为更好的满足不同工业领域需求，变频调速器实现了生产过程中的通用性，避免了不同地区、不同领域必须使用不同型号变频设备的繁琐，同时提高了变频调速技术的可推广性；最后，目前市面上较为常见的几类变频调速器性能仍处于逐步优化之中，以独立式变频调速器为例，其可以实现整流单元与逆变单元的一体化安置，大大提升了设备使用的便捷性，因而也得到了工业电气自动化控制领域的广泛认可。

二、电气自动化控制中变频调速技术的有效运用

（一）自适应电机模型模块的应用

变频调速对电机的自动化适应也即自适应电动机模型单元，在实际使用过程中，自适应电动机模型单元能够对电动机的实时输入电流（Ii）及实时输入电压（Ui）进行监测，所获得的数值可用来确定相应电动机的设备参数。这些参数的获得对于后期的转矩控制发挥着十分重要的作用，通常情况下，变频调速器能够与其所控制的电动机实现直接关联，从而实施转矩控制。除此之外，还可通过工业电动机的运行过程中不同的精度采取相应的控制措施，并依据具体情况实施转速调节。

（二）脉冲优化选择器的运用

运用过程中，多采用的是CycloneIIEP2C5Q208C8芯片对信息加以处理，并对OFDM调制信号源进行设计，对五大模块所构成的电路进行编写，以便实现各自对应的功能，如星座映射、缓冲模块、FFT、D/A、插入循环前缀等功能。对此类模块功能加以验证时，需要利用OFDM信号源，对验证加以仿真。最后，需要OFDM信号源进行设计，如软件仿真、验证FPGA硬件等。应注意的是，电解电容器容量离散性极强，可能造成承受电压不相等等一系列问题，通常采用在电容旁分别并联阻值相同的均压电阻的方法来解决。此外，为避免整流电路被烧毁，还需要对浪涌电流进行抑制，以保证电路运行过程的可靠性。

（三）转矩与磁通比较器的作用

转矩与磁通比较器的主要作用是将反馈信号与参考信号进行周期性对比，并在此之后通过滞环调节器将转矩或者磁场状态输出，输出的信号中可以分析得到转矩的实时状态与磁场的实时状态，为后续采取何种方式控制提供数据参考。

三、电气自动化控制中变频调速技术运用实例

本文结合变频调速技术在数控机床节能改造中的应用实例进行分析。由于传统数控机床所需消耗的电能很多，不利于实现节能减耗，导致企业电能消耗开支巨大，而且造成了不必要的能源浪费。为了提高企业的经济效益，数控机床操作人员通常采用的是工频运行方式，虽然取得了一定效果，但也存在诸多问题，如齿轮主轴速度可选范围大，齿轮变速式主轴有30段速度可供选择，尤其是恒线速度因而难以实现精细化控制。借助于变频调速技术，避免了传统工频技术存在的问题，重点针对数控机床结构、功能加以改造，优化机床结构，节约了所需要的金属材料，简化了操作，降低了机械损耗程度与维修次数，进一步拓展了数控机床的控制范围，提高了控制精度和效率。

四、结语

总而言之，变频调速技术在工业及其他领域电气自动化控制中具有越来越广泛的应用。借助于变频调速技术，可以有效提高电气自动化控制效果及质量，提高电氣自动化控制的精度，与此同时，还有效精简了控制结构，实现了节能减耗的目的。

参考文献：

[1]翟昱明.变频调速技术在工业电气自动化控制中的运用探究[J].信息系统工程，2014，03：83.

[2]田彪.变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用分析[J].科技展望，2015，32：82.endprint