刍议工业电气自动化控制中变频调速技术的应用

李向荣

(陕西化建工程有限责任公司,陕西杨凌 712100)

刍议工业电气自动化控制中变频调速技术的应用

李向荣

(陕西化建工程有限责任公司,陕西杨凌 712100)

交流变频技术是交流电动机的调速方案中理想的技术之一,变频技术的作用是调节交流电动机的转速,这种技术应用在交流发电机中,具有显著的节能和调速的性能。文章探析了变频调速技术在工业化电气自动化控制中的运行。

工业电气自动化控制 变频调速技术 应用

在20世界70年代，德国学者Blaschke先提出了矢量控制理论，这种理论是采用现代化控制理论的参数重构和状态重构对交流电动机的强耦合对象实现解耦，然后仿照直流调速原理进行矢量的变换，从而促使交流调速达到直流调速的水平。在80年代，德国学者Depenbrock又提出了直接转矩控制原理，这样可以避免了矢量控制中频繁的更换坐标。这种方法是在电压型逆变器的工作过程中，利用控制定子磁链和转子磁链的夹角，从而实现对电动机转矩的直接控制。这种方法具有操作简单、依赖参数少的特点。近年来，矢量控制和直接转矩控制的交流调速系统中引入拉神经网络控制、模糊控制等，并且取得了良好的效果。

1 变频器与节能

异步电动机的变压频调速控制的特性具有两种情况，异步电动机在基频以下调速时，一般采用恒压频比带定子压降补偿的控制方式，而在基频以上调速，则采用恒压变频的控制方式。和DIT相比，并且需要依据对称原理，把时域X(n)分解为前后两组，这样就在频域促使X(K)形成奇偶抽选分组，综合这些便形成另一中FFT结构，被称为频域抽选FFT算法。因为它是由sande和turky首先提出的，因此被称为sande-turky算法。通用变频器中的制动电路是为了满足异步电动机制动的需要而设置的。在异步电动机运转中需要采用减小通用变频器输出频率的方法降低异步电动机的同步转速，促使异步电动机减速和停机。在异步电动机减速的过程中，异步电动机的同步转速往往低于异步电动机的实际转速，这样就会导致转子电流的相位相反，这样异步电动机会产生制动转速，这样就处于再生制动状态。在工程上，需要依据通用变频器的容量的大小以及应用的场合对再生制动能量的处理。常用的方法有储存、回馈回电网、电阻泄放等方法。对于大中容量的通用变频器，需要通过电源再生单元把能量回馈给供电电源。而对于小容量的通用变频器来说，需要采用制动电路，在制动电路上消耗回馈的能量。

2 变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用

2.1 变频调速的特点

CycloneII器材主要采用的是300mm晶圈，这样是基于TSMC90nm、低K工艺制造，确保了其堵塞高速和低成本的运作。CycloneII系列设备由于使用了最小化的硅区，因此可以使用一个芯片来支持复杂的数字化系统，但是它的成本比较低，仅仅相当于专用的集成电路。高性能的通用变频器具有独立式变频器、公共主流母线式变频器以及带能量回馈单元的变频器，这样可以满足工程的不同需要。独立式的变频器通常是将整流单元和逆变单元放置在同一个机壳内，而且是目前应用最广的变频器，只能驱动一台电动机，用于一般的工业负载。独立式变频器主要采用的配置方式为JTAG和AS相结合的配置方法，因此电路需要满足AS配置方式和JTAG的配置方式。高性能的通用变频器驱动电梯、升降机等负载机，必须使用四象限运行，因此需要配置能量回馈单元。能量回馈单元的功能是把电动机制动中产生的再生能量回馈给电网。

2.2 变频调速器技术在工业电气自动化控制中的应用

随着经济的发展很热科学技术的进步，变频调速技术的应用逐渐的广泛，主要表现在下列的几点：一是自适应电动机模型单元。自适应电动机模型单元具有重要的作用，通过对电压和电流的检测来自动识别电动机的基本参数，电动机模型是直接转矩控制的关键单元。在大多数的工业场合，在转速控制精度大于0.5%可用封闭环转速反馈。二是转矩比较器和磁通比较器。采用这类的比较器可以将反馈值和参考值进行每20ms比较一次，并且通过两点式滞环调节器进行输出转矩。三是脉冲优化选择器。采用Cyclone IIEP2C5Q208C8芯片处理信息，设计OFDM调剂方式的信号源的FPGA实现，编写模块组成电路，从而实现了FFT、插入循环前缀、缓冲模块和D/A的功能，设计了OFDM的信号源，对各个模块实现仿真的验证。由于电解电容器具有较大的离散性，促使电解电容器承受到不等的电压，这样就需要在电容旁并联阻值相等的电阻，从而可以消除电容器的离散性的影响。在电路中增加抑制浪涌电流的措施，可以避免电源接通的瞬间流经电容器的充电电流过人而烧坏整流电路而造成其他的影响。对于工作中频繁启动或者制动的设备来说，如果制动电阻的功率容量不足，就会引起发热，因此在工程上需要慎重的选择制动电阻的阻值和功率容量。对于通用的变频器，需要依据不同的应用场合将异步电动机回馈的能量储存起来，这就是再生能量的储存，而且可以节省能源。电源再生单元是可供用户需要选择的选件。电源再生单元通常是由功率开关器材构成的逆变器，在使用时，需要接通变频器的外接端子，然后需要接通到电容器的两端。在直流母线电压高于一定值时，检测电路输出的信号可以启动逆变电路。

3 结语

社会发展和现代化的生产的需求促进了交流调速的发展，集成电路的发展以及微机控制技术为交流调速变频技术的发展提供了良好的物资条件和技术条件。变频技术具有功率因素高、调速性能良好、而且能够实现软启动等优势，它的速度控制和节能的应用在工业自动化设备中的应用越来越广泛。

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