变频调速技术在电气自动化控制中的应用探索*

李 仁

（河南工业职业技术学院 河南南阳473009）

随着人们生活水平的不断提升，对社会生产力提出了更高的要求，因此变频调速技术被广泛的应用在机械、石油、化工、纺织、冶金、食品等各个行业中，不仅提升了生产效率，而且还能够降低电机能耗，节省了大量的资源投入，取得了非常可观的经济和生态效益。目前，变频调速技术已经成为节能、改善工艺流程、提高产品质量、优化资源配置、减少环境污染的有效措施，随着可持续发展理念的提出，研究并推广变频调速技术具有非常重要的意义。

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，为变频调速技术的发展提供了良好的技术支持，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根据电气设备的电机转速和工作电源频率之间所形成的正比关系，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，从而有效提高电气自动化设备的控制水平，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，转矩和磁通比较器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 变频调速技术主要特征

变频调速技术具有许多不可替代的优势，首先，变频调速技术的适应性强，具有通用性的优势，对于不同地区、不同领域变频设备的复杂问题都能解决，因此能够得到有效的推广；其次，变频调速技术的调速效率高，随着工艺技术的不断创新，变频调速器中用到的许多构件都融入了现代科技，完善了变频调速器的功能和性能，因此能够进一步提高生产效率；最后，变频调速技术的操作较为方便，能够实现一体化的操作，从而更好地满足工业电气自动化控制需要[2]。

3 变频调速技术在电气自动化控制中应用的必要性

1）保障设备的有效运行

在工业生产过程中，相关设备的稳定性是影响工作质量和效率的关键因素，由于工业用电动机的功率较大，因此在启动瞬间会产生非常大的启动电流，不仅会影响电动机的使用寿命，还会造成电源电压的突然波动，而变频调速技术能够控制电机的启动频率，电源频率缓慢的输出，从而有效控制电机转速，将启动电流控制在合理范围，从而有效保证设备的稳定运行，实现电气自动化控制持续平稳的工作。

2）提高自动化技术水平

电动机的运行状况对于工业生产来说至关重要，随着变频调速技术的应用和不断完善，但其自动化技术水平能够得到有效的提高，从而取得更好的电气自动化控制效果，除此之外，对于企业生产来说，电气自动化控制的能源消耗问题直接影响着企业的经济效益，变频调速技术的应用能够结合电机的工作情况，有效控制电机的正常运行能源消耗，实现节能减排的要求，在提升工业生产能力的同时，还能够为环保事业做出贡献，是符合时代发展进步的技术[3]。

4 电气自动化控制中变频调速技术的应用原理

在电气自动化控制中，变频调速技术的应用原理主要是变频调速节能、功率因数补偿和软启动器节能。首先，根据电机的工作原理，转速与流量的一次功率成正比关系，功率与转速的立方成正比关系，那么也就是说，当电机的工作效率一定，如果控制流量减小，那么转速就会随之降低，功率也会减小；其次，由于低功率会使电气设备发热，从而造成线路损耗的增加，有效电能就会降低，那么就会影响设备的使用效率，浪费了大量的资源，增加了成本，变频调速技术能够补偿功率因数，从而有效减少电能损耗；最后，通常情况下，电气自动化系统的启动方式为直接启动或者是Y/D启动，在启动的瞬间，电流能够都达到额定电流的五倍，因此不仅对设备的容量有着较高的要求，也会影响电气设备的使用寿命，变频调速技术降低了启动电流，因此不仅不需要大容量设备，还会减少对电网的冲击，从而延长设备的使用寿命，所以说提高变频调速技术水平，充分发挥出变频调速技术的效益，对于促进电气自动化控制的进一步发展非常重要[4]。

5 变频调速技术在电气自动化控制中的应用

1）深度指示器的保护

深度指示器是电气设备的重要组成部分，能够维护电气设备的正常运行，如果深度指示器发生了故障，很多设备的保护装置就会失效，无法检测到危险信号，给正常生产造成严重的影响。因此为了充分发挥出深度指示器的作用，在深度指示器的设计过程中，就要采取有效的故障保护方式，确保深度指示器能够处于安全稳定的工作状态。变频调速技术的应用能够对编码采集的脉冲数信号进行记录，当数据信号不发生变化时，就能够发现深度指示器的异常状况，从而对设备进行检测，解除异常，及时恢复深度指示器的正常运行。

2）脉冲优化选择器的应用

在脉冲优化选择器中，变频调速技术主要是通过芯片对信息进行处理，再对OFDM调制信号源进行相应的设计，还可以编写模块电路来实现相应的功能。但是在操作的过程中，经常会遇到电解电容器容量离散性过高的情况，影响电压承受的均衡性，在这种情况下，整个电气自动控制系统的运行都会受到影响，所以说可以通过在电容旁并联阻止相同的均压电阻的方式来缓解这一情况，除此之外，还可以抑制浪涌电流来确保电路运行过程中整流电路不被烧坏[5]。

3）等速区间的超速控制保护

在工业电气企业，电机拉动设备得到了广泛的应用，通常情况下，电机拉动设备在等速区间运行，利用变频调速技术，在点击拉动设备发生过载或者超速运行的情况下，能够及时的发出预警，从而实现等速区间的超速控制保护。一般情况下，点击拉动设备的正常工作速度大概在设备运行既定的15%以下，如果速率显示已经超过既定速率的话，变频调速系统就会减慢运行速度，将设备安全回路架构隔开，在这个过程中还会启动紧急制动设备来降低运行速度。总之，为了实现等速区间的超速控制保护，在设备运行过程中，控制保护的设置要求以下两点：一是速度控制不能超过10%，二是在正常速度运行过程中要保持系统的稳定性[6]。

4）电机单元模型中的应用

在电机单元模型中，变频调速技术能够根据电动机电压和电流等参数做出有效的判断，并对电气自动化装置运行的基本参数进行数据采集，从而确保自动化系统能够稳定的运行，除此之外，变频调速系统能够及时的将数据保送到客户终端，结合电流值进行细致的规划，利用对应的数值进行，体现出了较高的报送和反馈效率。在电机单元模型中，变频器的选择非常关键，通常都会对芯片的功能进行考察，选择功能过关、结构优质的变频器应用在电气自动化控制系统中，通过数据编码实现电路模块的对应。

5）节能降耗方面的应用

由于电气设备运行过程中普遍存在着电气设备高负荷、高能耗的问题，不仅生产效率低，生产成本高，还对环境造成了破坏，变频调速技术在电气自动化控制领域的节能降耗方面具有非常好的应用效果，利用变频调速技术可以根据实际生产情况和社会运行参数实现电流的优化配置，在确保能够满足工业生产需求的前提下提高电能的利用率，减少资源浪费、节约生产成本，有效提高经济效益，除此之外，变频调速技术还能够对设备的运行状态进行实时监控，了解设备的电能供应情况，当电压电流超过一定范围的标准额定值之后，变频器系统就会发出预警[7]。

6 变频调速技术的发展前景

近年来，变频调速技术发展非常快，它不仅应用面广，是工业企业和日常生活中普遍需要的新技术，也是节约能源的高新技术，符合可持续发展理念的要求，各种高性能变频控制都成为了国内外研究的热点，在未来的一段时间内，变频调速技术将会朝着人工智能、数字控制和绿色环保的方向发展，不仅控制更加灵活可靠，还能够实现复杂的控制规律，在故障监测和诊断方面也更加方便。

7 结语

总而言之，电气自动化控制是提高生产效率，还能够有效降低生产成本的重要手段，变频调速技术作为一种有着独特优势的技术，其应用能够有效保证电气自动控制系统的稳定性，最大限度地减少系统的故障问题，确保能够充分实现自动化运行的功能。除此之外，该技术还响应了绿色生产的要求，节约了能源的同时还提高了产品的质量，从而使企业获得更好的经济和社会效益，具有非常良好的发展前景。因此加大对变频调速技术在电气自动化控制中的应用研究具有非常重要的意义，通过变频调速技术的研究和推广来促进生产技术的革新，从而进一步推动社会的发展。