工业电气自动化控制中变频调速技术的整合应用分析

运广超

【摘  要】工业在我国的经济结构当中仍然扮演着发动机的角色，对于国民经济的发展起到了巨大的作用。在工业生产过程当中，提高效率、減少成本一直是我国经济发展当中亘古不变的话题，也是一直以来我国工业发展的目标，围绕此目标需要不断的进行技术的创新和管理模式的升级，所以变频调速技术应运而生。该技术能够最大限度的提高工业生产效率，而且能够相应的降低成本，但是在当前的变频调速技术实际应用过程当中，还存在一些问题。本文则据此展开分析。

【关键词】工业;电气自动化;变频调速技术;应用

引言

变频调速技术，简单来说就是运用矢量控制理论，进行矢量变换。根据逆变器的电压，在电机的转动过程当中对电子磁点和转子磁点进行有效的控制，进而控制电机的转矩，能够增加电机的稳定性和频率。这种方法操作简单，使用方便，对电机的要求标准也非常低，应用前景极为广阔。所以，应用变频调速技术不仅仅是技术不断创新的结果，更是工业发展的必然要求和趋势。

1变频调速技术的优势和劣势分析

1.1变频调速技术的优势

第一，变频调速技术的电机启动冲击比较小，一般来说大功率电动机在启动的一瞬间会产生非常大的电流。这种电流不仅仅会影响电机的使用寿命，还会对电网形成巨大的冲击，有可能会导致整体电源稳定性受到突然的波动的冲击，影响在该电网中的其他设备正常工作。变频调速技术则能够很好的解决这个问题。在电机刚刚启动时，减小电源的频率，经过一个缓冲期之后，再将电源频率调高，形成一个缓慢上升的过度阶段，也就能有效的保护电源和电机。第二就是有效解决电能。一般来说，变频调速技术的应用能够依据各个时段的电机需求对电机的运行转速进行调控。这就保证了电机的能源消耗能够根据需求来调整，能够有效的节约电力资源成本。第三，电机调速性能相对较好。总体来说变频调速技术具有调速范围非常广、调速过程平缓、调速动态反应非常快的特点，非常适合各种功率的电机以及各种场合的调速。包括提升机、生活水泵、电动汽车、消防泵等对于调速的精度和速度要求都比较高的设施和场合。第四就是电源的适应性非常强。变频调速技术的适应电压能够在5%到10%的变动范围内运行。一旦出现电网的电压骤降情况，也不会在短时间内出现跳闸的现象，变频器能够在5个运行周期当中进行正常运行。

1.2变频调速技术的劣势

第一个就是设备的投入成本比较高。这也是很多高新技术应用的普遍缺点。一般来说，变频调速技术当中应用到的一些组件和技术都非常难以生产和制作。比如IGBT模块，这种功率器件成本高而且抗压能力非常有限，难以在10千瓦等级的高压状态下正常工作。这种情况下，如果想要进行大容量，高电压的变频调速，就应该借助变压器的帮助，对电源进行降压和升压的调控，这样才能够保证正常运行。第二个缺点就是变频调速技术极有可能会产生谐波。因为变频调速器采用的普通移相整流技术，会产生波形畸变。当然，该缺点也能够进行一定的弥补，就是在变频器内部进行输入输出滤波器的设置，对于产生的谐波进行一个过滤和消除。

2变频调速技术的核心技术

第一，矢量控制技术。矢量控制技术的基本原理就是基于转子磁场定向作用，采用矢量变换的方法解藕定子电流的转取分量和激励分量。这种设备的主要优势就是能够非常便捷快速的实现对于电流和交流电动机磁通量的分别控制，这种分别控制能够大幅度的提高电机的性能。第二种是数字控制技术。数字控制技术是变频调速技术的未来趋势。因为数字控制技术的控制精度极高、运算速度也非常快。对于电动驱动的效率和性能有极大的提升。而且在提升当中并没有增加运行的噪音和一些其他故障。除此之外，数字控制技术的变频器拥有很小的体积，不会占用过多的空间和位置。相比于传统的矢量控制来说有非常明显的优势。第三就是直接转矩控制技术。这种技术和矢量控制技术相比来说，性能得到了大幅度的提升，该技术采用的原理是电子磁场定向，能够直接实现电机的磁通量和转距优化，不需要进行一些电流和转矩分量的解藕。

3变频调速技术在工业电气自动化控制当中的实际应用

3.1应用到工业电器行业的自动控制当中

常规电器行业的自动化控制工作中，需要投入很多的资源。在工作时，工作人员和机器设备需要在现场进行协调和组合，但是实际情况是协调和组合的作用和效果并不好，导致了现场的工作秩序异常混乱，并且各种声音非常嘈杂。除此之外，电气行业的自动化控制工作中，会涉及到非常多复杂的仪器和设备，各种仪器和设备会产生各种各样的电磁波，这种电磁波的交叉和重叠会导致一系列故障。有时不仅仅会对本身产生影响，还会对其他机器造成很大的影响。所以将变频调速技术应用其中，不仅仅能够保证整体的自动化控制系统有序工作和运行，减少人工的参与，还能够大幅度的降低电磁波和噪音，保障系统的平稳运行，使得各个部分和设备都能够安全的工作。

3.2应用到电气自动化控制的相关发电系统当中

要想实现工业电器自动化系统的运行，必须有强大的能源支持。在这种情况下，如果过于依赖外界的能源提供，对于一系列相关资源的浪费是极为巨大的，而且对于企业的整体发展也会造成资金上的问题和困扰。另外，由于大部分电器自动化控制系统都有匹配的发电系统，而且这种发电系统的运行非常复杂，实际工作起来出现的问题很多。比如，一旦电流的运输位置发生误差，很可能会出现电流事故。如果能够将变频调控技术应用到其中，便民调控系统能够对发电系统进行电流和电压的电控，根据需求、机器的承载能力，以及实际情况进行针对性的调控。这样就能够实现对于各种资源有一个科学合理的安排，也能够尽可能的发挥出自动化控制技术的作用。

3.3变频调速技术的实力应用

在实际的工程应用当中，将变频调试技术进行应用。主要研究在改造数控机床节能效果的工程当中，使用变频技术的效果。第一，该数控机床在项目改造之前，驱动率为50千瓦，机床的速度是16000转每分钟。传统的数控机床工程项目需要消耗非常多的电力能源，所以企业为了解决能源问题，尽可能的提高效益，都会采用工频运行方式，该运行方式在一定程度上确实能够节约一定的成本，但是在其他方面比如效率上却存在诸多不足，所以应用变频调速技术，完全能够再不出现其他问题的基础上，实现成本的降低和效益的提高。第二，传统的数控机床工程中的横线速度设计方案存在许多不足，也会出现很多故障，甚至需要对离合器进行经常性的检修，这会形成巨大的检修和维护成本，还会降低生产效率。第三，对直流型主轴进行无极调速需要非常复杂的维护和检修工作，而且最高转速的状态也会受到各种各样因素的影响，很难产生满意的效果，而如果应用变频调速技术，则能够大大提高工作效率，改善效果。

结束语

综上所述，应用变频调速技术能够极大的提升工业产品生产的效率，而且不仅仅是单纯的提升效率，在提升效率的同时并没有造成资源消耗的增加和成本支出的上升。但是在目前还存在一些应用问题，所以相关技术人员应该继续加强对变频调速技术的研究，从而全方位提升工业产品生产能力。

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（作者单位：沈阳远大智能高科机器人有限公司）