电气自动化控制中变频调速技术的运用分析

电气自动化控制中变频调速技术的运用分析

董云超王海佳

（云南保山苏帕河水电开发有限公司云南保山678000）

摘要：在社会快速发展背景下，我国变频调速技术得到改革与创新。因为变频调速技术自身拥有众多优势，所以，被广泛应用在电气自动化控制当中。本文就工业电气自动化控制中变频调速技术的应用展开讨论。

关键词：变频调速技术；电气自动化控制；应用

1变频调速技术的概述

变频调速技术的工作原理是通过调整电源的输出频率，从而改变电机的转速，达到自动变频调速的目的。这项技术是由20世纪末的一位外国学者提出的，解决了电机的耦合问题。而随着科技的不断发展，这项变频调速技术应用到更多的领域，它造价低廉、却能产生极高的工作效率。

2电气自动化控制中变频调速技术运用的重要作用

2.1保障设备有效运行

在工业生产当中，电动机等各项设备的安全稳定运行是保证工业生产各项工作顺利展开、保证工作质量与工作效率的关键因素。所以，为更好进行工业生产工作，使电气自动化控制设备等能够充分发挥作用，需要将变频调速技术应用在其中。变频调速技术的应用，能够将电气自动化控制在有效范围内，保证各项设备安全稳定运行。与此同时，能够根据电动机等设备实际运行情况，能够对变频调速技术进行相应调整，使设备运行得到有效保障，促使各项工作顺利展开。

2.2保证自动化技术水平

将变频调速技术应用在电气自动化控制当中，能够使电气自动化技术水平得到有效保障。随着科学技术的不断发展，我国变频调速技术也在不断更新与改革当中。所以，变频调速技术在很大程度上，推动我国工业的更快发展。从某种意义上讲，变频调速技术的应用，能够拉动我国经济的快速增长。在提升电气自动化技术水平的同时，能够实现社会的可持续发展。达到降低能耗，节能减排的目的，从而为我国环保事业提供更多帮助。

3变频调速技术的应用分析

3.1V-F控制技术

V-F控制技术是指保证输出电压与控制频率成正比，使电机的磁通量保持一定，避免出现弱磁场和磁饱和现象。V-F控制模式主要应用于风机水泵类负载节能变频器，由压控振荡器实现。V-F控制的原理是产生一种振荡频率电路，称为压控振荡器，它是一种受电压变化而产生电容变化的压敏电容器。当电压变化时，它的电容量就会发生改变。电容的变化会引起振荡频率的变化，产生频率的变化，将此控制频率用于输出电压的频率，使被控制电机的转速发生改变。

3.2矢量控制技术

矢量控制技术是基于转子磁场定向的采用矢量变换方法对定子电流的激励分量和转矩分量进行解耦。实现了对交流电动机磁通量和电流分别进行控制的目的，使电机获得更好的静态和动态性能。

3.3直接转矩控制技术

在矢量控制技术应用广泛之后，德国诞生了一种新型的高性能变频调速技术——直接转矩控制（DTC）。和矢量控制相比，直接转矩控制技术具有更为优化的性能。它采用电子磁场定向，不需要对电流进行解耦，可以直接控制电机的磁通量和转矩，从而得到更快速的转矩响应。

3.4数字控制技术

随着计算机和电子信息技术的快速发展，数字控制技术成为了变频调速技术未来发展的主流趋势，数字控制技术计算速度快，控制精度高，能有效提升电机驱动性能和效率，同时降低了运行噪声。此外，采用数字控制技术的变频器体积会缩小很多，比传统的矢量控制和直接转矩控制具有更明显的优势。

4电气自动化控制中变频调速技术的实际运用

4.1在数控机床中的应用

变频调速技术当前被广泛应用在数控机床中，这项技术所带来最大的优势是能够节约数控机床的运作所消耗的电能。数控机床的作用是对于各种复杂的零部件以及各种材料进行精准的加工工作，整个机床具有较大的工作量，在这项技术出现之前，数控机床运用的是恒流电机，通过不断调整电机的传速达到对于不同材料的制作的目的，这不仅造成了较高的能源损耗，而且还不能够保证对于电机转速的精准控制，此外对于加工的效率有很大程度上的影响。通过引入变频调速技术，使得可供选择的机床的齿轮主轴速度范围减小，从而实现了对于转速的精准控制。再加上可以通过对于转速的调节，还能够在机床上切割不同的材料，大大的提高了机床的利用率。

4.2在矿井运输机中的应用

矿井运输机是一个复杂的系统，主要包括机械和电气两大主体。调查资料显示，煤矿运输机在使用过程中经常出现输送带滑动的问题，特别是运输机在运输、启动和制动的时候，运输机输送带处于重载高速和动态大张力状态，极易出现输送带滑动问题。在运输机使用过程中，输送带表面会出现不同程度的磨损，并在运转一定时间后表面附带热量，二者均不利于输送带与辊的黏合，使得机器无法正常启动与运行。所以，当输送带在张拉的状态下移动时，会使安全系数降低、负载张紧装置的附加位移减少，同时会对机器本身造成一定程度的损坏。而变频调速技术的应用可有效解决上述问题，其在运输机中的应用可分为以下3个阶段。

4.2.1初始阶段

初始阶段时间的长短主要是由辊传动滑轮的静态电阻决定。在煤矿运输机启动时，机器阻力会发生变化，由静阻力变为动阻力。阻力的变化会引起输送带发生振动，并使得其截面内的动张力增大，进而带动机器运转。但由于机器启动过程中张力的增大主要源于输送带初始张力的增大，因此，变频驱动可将动力传送带所输入的切入点返回输送带，实现输送带张力的平衡。

4.2.2运行阶段

这一阶段主要是运输机开始启动到达到额定转速的过渡阶段。在这一阶段，因为运输机输送带在开始运转时其交流电机会产生相当大的动态张力，同时输送带各个部位的静阻力不尽相同，所以此时运输机运行稳定性较差。

4.2.3控制阶段

在运输机电机运转的过程中，改变供电电压频率即可达到改变机器启动转速的目的，同时，启动转速将在设计允许范围内以十分平稳和可靠的速度逐渐增大，直至达到额定转速。这种调速方式的优点在于可大幅度降低机器启动对电机造成的损耗，延长机器的使用寿命，还可减少电机的检修工作量。

4.3在采油系统潜油电泵中的应用

由于潜油电泵中应用具备相对比较高的额定电压，并且工作环境一般在强腐蚀、高压或者高温环境当中，这在一定程度上就会加大企业在运行过程中的成本；传统的潜油电泵启动时产生的电流非常大，电泵的电机和电缆都要在瞬间承受十分巨大的反压，直接影响其绝缘的效果，造成电泵电机和电缆的使用寿命缩短，维修成本增高。经过分析发现，潜油电泵变频调速技术在油田中的应用弥补了很多传统潜油电泵的问题，其主要的特点表现在以下几个方面。

4.3.1使变频器具备软启动功能

变频器的软启动能对电动机电流进行控制，保证额定电流在150%以内，有效地避免电动机启动时产生巨大的电流冲击，反压升高，破坏其潜油电泵电缆的绝缘性。

4.3.2提高潜油电泵的节能效果

潜油电泵中的变压器可以通过三电平变频调控系统进行合理的控制，控制电动机的转速，调节输出频率，有效降低了无功功率，节约电力资源。

4.3.3有效控制油压

潜油电泵变频调速技术能够有效调节潜油电泵产生的油压，防止潜油电泵长期进行高压作业，避免出现设备内部磨损，影响使用寿命。

4.3.4减少电动机发热及运动部件的磨损程度

潜油电泵变频调速技术一般采用的都是中压变频调速控制，能够科学合理地进行潜油电泵的调节，保证其工作的有效性，避免出现电动机部件产生磨损和电动机过度发热，影响其使用寿命，增加维修和保养的费用。

结语：综上所述，随着时代在进步，人们对于变频调速技术已提出了许多不同新的要求，相关技术部门和人员还需不断的创新和改进变频调速技术，提升电气自动化控制的技术含量，为工业生产带来更高的效益。

参考文献：

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[2]孙华.变频调速技术在矿井井下运输中的应用[J].能源与节能，2019（01）：159-160.

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