电机拖动中变频调速技术的实际应用分析

电机拖动中变频调速技术的实际应用分析

叶景明 1 柯华胜 2

广州 JFE钢板有限公司 511464

摘要：随着我国科学技术的不断发展，我国各个行业的发展水平有了极大的提上，变频调速技术就是充分利用电源的输入频率以及电机在运行中转速两者之间关系的一种技术形式，对电机进行调整改变时所产生的电源频率可以改变电机工作的转速。本文主要对电机拖动中变频调速技术的实际应用进行分析，详情如下。

关键词：电机拖动；变频调速技术；实际应用

引言

随着国民经济和工业生产的不断发展，电机以其可靠性高、适应性强、易于控制的特点，在各行各业中得到了广泛的应用。变频调速技术能够根据输入频率和运行转速对电源和电机进行充分的应用，在调整改变电机时会有相应的电源频率产生，该频率能够实现对电机工作转速的改变。科学技术在经过快速发展后，变频调速技术被广泛的应用到了日常生活和工作中。此外，变频调速技术中采用了各种控制行驶，主要包含了非智能和智能这两种控制方式。电力系统的运行能否具有安全性和稳定性，关系着我们的日常生活和日常工作，所以，相关部门需要从可靠性和安全性方面，对电力系统的运行予以高度重视。

1变频调速控制原理

电机的调速控制需要通过变频驱动装置来实现，变频驱动装置的主电路主要分为三相四象限整流器和三相逆变器两部分逆变器，四象限实现三相交流电到直流电的变换，逆变器实现直流电到三相交流电的变换。这样就能实现交流电源频率的改变。矢量控制技术能够有效处理电机控制变量耦合的问题，成功的将电机的磁通和转矩进行了解耦处理，能够分别进行独立控制。其基本思想是将电机定子侧的电流矢量分解为励磁电流(等同与直流电机的励磁电流)分量和转矩电流(等同于直流电机的电枢电流)分量，励磁电流分量用于产生磁场，转矩电流分量用于产生转矩，并同时对两个变量的幅值和相位进行控制。采用直流电机的控制方法，计算得到控制量，再通过上述坐标变换的逆变换过程，实现对电机的控制。其本质就是从数学模型的角度出发，将交流电机变换为直流电机，分别对解耦后磁场分量和转矩分量进行独立控制。

2变频调速的系统设计

工业生产中常用的变频器主要由主电路和控制回路组成，其中主电路主要用于对电压和电频电源的调节，其构成单元包括整流器、逆变器和中间直流环节。整流器主要适用于工频电源向直流电源转换的情况下；逆变器与整流器的作用完全相反，它是由6个半导体形式的开关器件组合而成，由于逆变器是三相桥式的电路，通过对其中主要开关进行导通控制和有规律的断开，即可实现输出频率的任意性，所以适用于直流功率向交流功率转换的情况下；中间直流环节的作用其实就是在中间环节进行电能的储存，这是因为异步电机是逆变器的负载，为此不论电动机处于何种状态，起始功率在因数方面都不可能是1，从而造成中间环节中经常出现交换无功率的现象，而在中间直流环节中储存电能，可以达到缓冲无功能量的效果。控制回路主要用来控制逆变器开关，控制方式包括数字控制和模拟控制，它是由输出电路、驱动开关、检测电路、制动电路及输入的控制信号共同组成，通过对整流器电压进行控制，达到保护电机的目的。

3电机拖动中变频调速技术的实际应用

3.1具体分析无功补偿

相关人员通过对无功补偿的设计，能够在电机拖动中合理的应用变频调控技，此类技术能够使电力系统具有更高的供电效率，使应用具有更合理的负荷变换，此外，还可以在电机拖动期间补偿输配电线路和变压器所损耗的功率。同时还具有一定的积极作用，在电机拖动期间选择现代化的无功补偿设备时，需要以最基本的变频调控技术标准为基础，从而能够从功率因数方面，实现对电机拖动的有效提升，在电机拖动期间尽可能的降低了电能损耗，所以，相关人员在对无功补偿设备进行选择的过程中，需要结合各种因素，尽可能达到实际运行电机拖动的要求，还需要对电容器和电抗器进行具体分析，电机拖动装置和无功补偿装置需要尽可能的具有一致的条件，在电机拖动期间必须要对相关设备进行科学合理的选择，进而保证电能功率能够保持平衡。相关人员在进行无功补偿的过程中，需要结合的原则就是就地平衡，采用做好对变频调控技术的合理分层分区，采用正确的速度来拖动电机，从电压分布方面入手，对电力系统进行改善，良好的保证电能在电力系统中的质量。

3.2转差频率的控制方式

这种控制方式以正弦脉宽调制控制方式为基础，结合异步电动机实际转速的电源频率，从而达到直接控制转矩的目的。在调节变频器输出频率的过程中，使用这种控制方式还需结合预期的转矩，这样才能使电动机获得相应的转矩输出。在实际操作的过程中，应用转差频率的控制方式，需要提前在控制系统中安装速度感应器，同时，还需借助闭环控制方式，即通过电流反馈，达到对电流频率及电流控制的效果，从而增强变频器的稳定性。如此一来，即便电机在运行的过程中发生急速性的加、减速，或者负载发生异变，都可以做出良好的响应。

3.3牵引变流器的双环控制策略研究

牵引变流器作为窄轨电机车的核心部件，其属于非线性耦合系统，其对应的控制系统可分为电压外环结构和电流内环结构。其中，电压外环结构的核心为滑模变结构，电流内环结构的核心为前馈解耦控制。滑模控制结构的电压外环控制结构可实现对电路中有功功率的有效控制，从而确保输出电压的稳定；基于前馈结构模式的电流内环控制结构可消除电路中的电流耦合，并通过对其中微分、积分参数的调整确保控制系统的响应特性和精准性。结合上述控制策略和思路，基于simulink软件建立牵引变流器的PWM仿真模型，并采用矢量调制方法对信号进行控制。基于电压外环和电流内环的双环控制策略下，当系统对应的负载恒定不变时其所输出的直流和交流侧的电压值稳定在恒定值或为正弦波，且对应的电流与电压处于相同相位；当系统在负载出现突变时，对应输出电压值出现短暂的下降后快速恢复到预定值。可以说，在双环控制策略的作用下牵引变流器可实现对电机的电压和电流的无静差控制，而且在负载突变的情况其输出电流和电压的相位也可保持一致，证实双环控制策略具有较好的鲁棒性能。

3.4变频调速技术在钢板厂液压站节能技改项目上的应用

原液压站是恒速电机控制，为响应国家节能减排低碳生产理念，把液压由恒速电机控制系统，立项改成变频调速恒压控制系统。

变频调速技术作为液压控制管道恒压系统改进的基础，主要依据管道压力传感器，伺服控制器设计而成。控制系统布局设置为主从结构，采用双闭环控制理念，根据管道的实际使用的压力，检测管道压力变化，改变频率的输出，改变电机转速，从而管道得到所需要的恒定压力。避免之前恒速大功率压力输出，从而达到节能目的。

利用变频器频率对电机速度控制，达到精准控制管道压力目的。同时变频器还对电机过载过流高温进行监控和报警。当电机超过预设电流值或负载温度值时，会报警停机保护作用。

结语

总之，工作人员需要通过持续努力，对新技术的革新、对自身经验的总结，更好的在电机拖动中应用变频调速技术。在电机拖动环节合理的应用变频调速技术，来使负载达到标准，并实现无功补偿。

参考文献

[1]王晏.煤矿主提升机变频调速控制关键技术探讨及应用[J].当代化工研究,2019,(14):67-68.

[2]罗永刚,伏瑞林.基于变频技术的煤矿智能刮板输送机控制系统[J].煤矿机电,2019,40(05):18-22.