变频器在电气传动自动控制中的应用

刘高奇

（酒钢（集团）宏联自控有限责任公司，甘肃 嘉峪关 735100）

随着科技水平的不断提升，工业行业中已经具有许多成熟的自动控制技术，并已广泛应用于自动化控制改造中。与人工机械控制相比，通过自动化技术控制电气传动设备，能有效提升设备的操作效率和控制精度，能避免生产过程中由于人为操作失误、工作强度过大等导致工作人员疲劳或因外部环境影响而引发事故发生，也能够提升工业生产水平和效率。因此，对电气传动自动控制系统进行升级改造已经成为工业行业和科技人员关注的重要问题。通过在电气传动自动控制设备中应用变频器，能有效提高设备的调整和控制效率，能使关联设备运行的稳定性和安全性更高，也能对行业发展起到非常积极的促进作用。

1 国内外交流变频调速技术的应用现状

我国早在“八五”科技攻关计划中就已经将交流调速技术列为重点攻关项目，但由于当时我国电子器件的总体科技水平很低，所以虽然在生产GTO、IGBT等器件时引入了国外的先进技术，但始终未能形成规模化的生产链条，在很大程度上影响了我国变频调速技术的发展。在中小功率变频技术方面，几乎所有的国内产品都采用普通的V/F控制，仅有少量样机采用矢量控制，品种与质量无法满足市场的多样化需求。但少数发达国家的中高压变频调速技术比较成熟且已得到了充分的推广和应用，在功率器件、微电子技术等方面都已取得了较好成效。所以总的来说，目前我国交流变频调速技术水平与国际先进水平相比还存在较大差距［1］。

2 变频器在电气传动自动控制中的应用分析

2.1 变频器在注水机驱动装置中的应用分析

启动后的注水机驱动装置通过调整阀门大小实现对油量流量的控制，进而对注水机的调速进行控制，而通过控制注水机集成电路板输出电流的大小可完成对阀门大小的控制［2］。在实际操作中，操作人员主要通过调整集成电路板自振谐波的大小调节电位器的波形，使输出的电流大小不一，通过人工控制机器转动的速度，很容易在个人因素或外部环境的影响下出现电流调控把握不及时、不准确的情况，使得注水机驱动装置运行的稳定性难以得到保障，进而影响与该装置关联设备运行的稳定性，可能会造成严重的安全事故。同时，长期使用的集成电路也会加速元件的老化，若未能对其进行及时的检修与更换，可能会造成电流传递有延时，注水机驱动装置不能平稳运行，不仅会增加设备的检修成本，还会威胁关联设备运行的安全性和稳定性。通过在电气设备中应用自动化控制技术和变频器，能利用变频器优化注水机驱动装置，使其保持均匀转速，有效提高注水机驱动装置调速控制的稳定性，节省检修、更换元件的成本。通过应用变频器，极大程度地优化的注水机驱动装置的调速控制水平，使驱动装置运行的稳定性得到显著提高，进而使注水机和与其相关联的设备运行效率都得到提升。

2.2 变频器在电梯运行中的应用分析

电梯早已成为人们日常生活中常见且普遍的公共设施，电梯需要承受的重量和运行速率始终处于变化状态，所以电梯在运行中对电能的需求频率也会随着承重和运行速率的变化而变化。为节省电梯运行中产生的不必要的电能损耗，可通过变频器对拽引电动机的运行进行控制，电梯在启动后将运行信号传输到变频器当中，变频器根据接收的信号驱动电梯终端运行。同时，变频器还能作为中间设备在电梯的运行过程中发挥上传下达的作用，结合电梯运行的实际情况对电梯的电能进行调节和控制。电梯变频器应用原理如图1所示。

图1 电梯变频器的应用原理

2.3 变频器在恒压供水系统上的应用分析

用户用水存在明显的高峰和波谷时段，通过在恒压供水系统中应用变频器能满足不同时间段内用户不同的用水需求［3］。在恒压供水系统中，由于多种条件的限制，用户的用水量无法发生变化，供水系统需要根据实际情况对水量变化条件进行控制和调整，才能满足用户的正常用水需求。但是在为用户供水的同时，供水系统中的恒定压力会发生变化，若未能对恒定压力进行相应的调整就会对正常供水产生影响。通过在供水系统中应用变频器作为主要变频控制设备，能使供水系统根据用户水量的变化调整系统中的恒定压力，使恒压供水系统始终保持稳定的运行状态。

3 变频器在应用中应注意的事项

3.1 注意变频器应用参数的设定

在电气传动自动控制中应用变频器最大的优点就是变频器能根据设备的运行需求对其进行针对性地调整和控制，满足设备运行中对工作条件变化的需求［4］。因此，在电气设备中完成变频器的安装后，应重点关注变频器的应用参数，根据设备需求确定的应用参数应能同时满足设备和变频器的运行需求，才能最大化发挥变频器的应用价值。同时，科学地确定变频器的应用参数还能保证电气设备的稳定运行，使电气设备的使用寿命得到延长。

3.2 注意变频器的运行状态，规避过热故障

由于生产需要，部分电气传动自动控制设备一直处于超负荷运行或无停歇运行状态，长期高负荷运行给电气设备带来很大损害［5］。因此，在变频器应用到电气传动自动控制设备中后，应时刻关注变频器的运行状态，尽量避免长时间超负荷运行造成变频器温度过高，进而引发变频器故障。一旦故障发生，变频器不仅不能对关联设备的运行进行相应的控制和调整，还会因自身故障对其正常运行状态产生影响，可能造成设备元件的损坏，既影响设备的正常作业，又增加维护检修成本。

3.3 注意变频器运行中的电压变化

变频器在运行过程中需要稳定的电压支持，若电压发生变化，会直接影响变频器对关联设备的变频控制质量［6］。出现该种现象的原因可能是电源不稳，应及时检查电源状态，无论电压处于过高或过低状态，都会对变频器的正常运行产生影响，甚至对变频器造成损害。因此，在应用变频器的过程中，应密切关注所有电源电压的变化情况，尽量为变频器的运行提供稳定的电压环境，避免因电压变化影响变频器的正常运行，避免对变频器关联设备的运行产生影响。

4 结论

随着科技的进步和发展，变频器在工业设备中的应用范围不断扩大。通过在工业生产中的电气传动自动控制设备上应用变频器，能有效提高电气传动自动控制设备的调节和控制水平，从而使企业的生产效率得到显著提升，保障设备的生产安全，减少操作人员的工作量，使企业的经济效益得到进一步提升。我国自动化控制技术也通过变频器的应用得到了很大提升，有效弥补了电气应用方面的不足，对企业和行业的发展都具有非常重要的意义。