基于电气自动化变频调速技术运用探究

王建成

阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司临猗分公司 山西运城 044100

1 变频调速技术概述

一直以来，在工业控制领域都是采取直流调速的方式，直流调速具有控制力强、可靠性高、噪声低、控制电路简单等优势，但是随着社会生产力的不断发展和技术的不断进步，直流调速的局限性逐步显现出来，直到20 世纪80 年代，随着集成电路和微机控制技术的不断发展，变频调速技术得到进一步优化和改进，目前变频调速技术已经成为自动化控制领域的重要发展方向。变频调速技术主要是按照电气设备的电机转速和工作电源频率之间所形成的关系，利用转变电气设备电源输入频率的方式来调节电气设备电机的转速、运行负荷和运行模式等等，从而将电气自动化水平优化，自适应电动机模型单元和转矩和磁通比较器是变频调速技术的主要组成部分，其中自适应电动机模型单元的任务是通过对电压电流的检测识别来完成扭转控制，磁通比较器、转矩的任务是通过数值对比现实输出设备的运行状态和扭转情况，从而以此为依据制定相应的措施[1]。

2 变频调速技术应用的意义

电动机等设备运行的安全性和稳定性与工业生产各项工作的顺利开展具有紧密的联系。变频调速技术能够对电气进行有效控制，进而改善电动机等设备运行的情况，将系统运行稳定性和可控性提升。同时，依据电动机等设备运行的实际情况，对变频调速技术进行适当调整，进而满足电动机等设备运行的基本需要，提高各项工作的规范性和有序性。因此，为充分发挥电气自动化控制的优势作用，保障各类设备的稳定运行，提高工业生产的效率和质量，需要强化变频调速技术推广的力度。

3 变频调速技术应用原理

变频器主体、电抗器和辅助器件构成变频调速系统。其中，变频器的主体部分是由可控硅整流及多个 IGBT 功率器件所构成的逆变器，目的在于达到对电动机速度的调节和降低故障发生概率等效果。变频器通过馈电开关把进入整流模块的交流供电转为直流，然后经滤波电容和IGBT 后，使直流再转为交流电，从而实现电机的供电。

变频器主电路采用的是 NPC 三电平拓扑结构，它主要由整流电路、中间电路和逆变电路三部分组成。变频器的输入端是与电压为1140V 的三相交流电源进行连接，交流电经整流部件进行整流后成为直流电，再经过逆变部件的调节，逆变为频率与电压均可调节的交流电，主电路的器件主要包含 IGBT、整流二极管、滤波电容、输入输出电抗器。

一般来说，运输机的变频器是在电动机选定以后，根据其额定的电流或在运行过程中的最大电流进行选定的，在不同运行状态下，变频器在容量方面的计算和选取也是不尽相同的，大致来讲，主要是根据变频调速技术的基本原理，通过调节额定电流的加速和减速，以及连续运转两个阶段，来对变频器相应的容量进行选择[2]。

4 变频调速技术的实际运用

4.1 在电动机模型单元中的运用

变频调速技术的有效运用，为实现针实时监测自动化控制设备的工作提供必要的基础。具体来讲，可以电动机为例，工作人员可以通过施行变频调速技术实时监测电动机的输入电压以及输入电流等参数，然后再对电动机的各项参数问题执行必要的精准识别操作，即如果发现电动机的某项参数存在问题，就必须得采取必要的措施来对设备当中的故障进行必要的排查工作，确定故障的发生源之后，再对这些故障进行有效的维修工作，充分保证电动机能够长期维持安全运行的状态。其中，作为转矩直接控制体系的核心组成部分，电动机模型单元通过施行变频调速技术，可以将闭环转速的反馈效果提升，同时能够对转速精准度进行高效控制，实现在诸多层面电气自动化控制系统运行效果的重大提升。

4.2 在深度指示器中的运用

实现电气自动化控制工作，经营者经常会引进数目庞大的工业设备，而这些工业设备的稳定运行必须得操作深度指示器。深度指示器如果无法保持稳定运行的状态，这些工业设备的保护装置就会失去应有的保护效用，这对工业生产的质量以及效率均会造成极大的消极影响。由此看来，有效运用深度指示器就显得尤为必要。为充分实现深度指示器特有的功能效果，应当在对深度指示器进行研发时对其增设一个失效保护装置，而此失效保护装置增设工作开展当中变频调速技术的运用是最为重要的实施内容。即当电机正常开机时，可以先对编码器收集的脉冲信号实施必要的累积工作，而后再读取这些脉冲信号的数值。如果这些数据未产生明显的变化，则说明该深度指示器没有正常运行，表明其并不具备保护的功效，此时应当细致检测电气设备所存在的问题。倘若检测设备表现为进入爬行区状态，则该深度指示器就会及时发出报警信号，随之检测人员就会采取必要措施来对设备当中的问题进行及时的排查工作。倘若检测设备未呈现出进入爬行区的状态，该深度指示器就会实施必要的制动措施并执行报警操作[3]。

4.3 在电机组系统中的运用

将变频调速技术应用于电机组系统当中也是变频调速技术在实现电气自动化控制当中最为重要的运用形式之一。对于这个层面的运用，变频调速技术主要有两个方面的使用优势，一是使用变频调速技术之后，电机组系统就可以基于联动装置的实际运转情况而对整体线路执行有效的规划与调整工作，具体来讲，如果电机的数量比较小，此时变频机就会与驱动装置实现联合操作，之后更会对参数较高的电压执行必要的调节工作，尽最大程度来避免发生高负荷的情况。二是使用变频调速技术之后，在对电路执行相应的配制工作时变频系统的内部会基于标准的数据而对电机组系统的运行模式执行必要的划分操作，然后再把电机组系统的每一个独立的构件都集中到一个平台上，并将电网的调控系统设置为电机组系统的主电路，使用电压逆变的模式来实现对于能量的有效传递。而调频器与电气自动化系统实现结合操作能够促使各项具体的电力数据在客户的终端设备上清晰得现象出来，这对体现出电机组系统结构的灵活性具有重要的意义[4]。而且，当电力系统处于用电高峰时期，使用变频调速技术可以促使电机组系统能够依照电机设备的实际运转频率而对当前的运转模式执行必要的切换工作，而后就可以促使检测中心的仿真保护模式得以有效启动。

4.4 在工业节能领域中的运用

在实现工业电气自动化控制当中，变频调速技术在节约能源方面也有着较为深入的应用。相关权威数据资料表明，变频调速技术在实现工业节能领域有着十分广泛的运用优势，其对实现经济效益与环保效益的重大提升具有重要的意义，主要原因在于，变频器能够在电力系统中对节点进行必要的设定工作，并能够将继电器作为控制中心来有效规划电压的回路。倘若电流或者电压超过了额定值的20%，就说明自动化控制系统的启动速率存在着过高的情况，即电路当中出现了耗能明显的问题，此时预警中心会发出相应的报警信号，指示灯随之也会变成红色，这就提醒工作人员必须立马对相应的数据进行必要的重置工作[5]。

5 结语

在我国工业生产领域不断进行技术革新的背景下，变频调速技术自身具备多种优势特点。借助变频调速技术能够在一定程度上提高电气自动化控制的精度，并简化自动化控制结构，提高生产效率。同时，有助于节约控制成本，为企业创造更多的经济效益和社会效益，推动企业进一步发展优化，达到企业改进创新的效果。因此，技术人员需要掌握变频调速技术应用的要点，有效提高电气自动化控制的水平。