变频调速技术在电气自动化控制中的应用分析

聂万芬

摘要：基于电气自动化控制设备自身的能源消耗居高不下，变频调速技术的应用能降低其整体能耗，并能提高电气自动化系统的整体运行稳定性，实现资源的优化配置。本文从变频调速技术的概述出发，分别阐述了变频调速技术的概念、原理、优势及前景，并分析了变频调速技术在电气自动化控制中的应用作用，深究了变频调速技术在电机单元模型、深度指示器保护、脉冲优化选择器、超速控制保护及工业节能减耗中的具体应用，旨在最大限度发挥电气自动化控制的最大价值。

Abstract： Based on the high energy consumption of electrical automation control equipment itself， the application of frequency conversion speed regulation technology can reduce its overall energy consumption， and can improve the overall operation stability of the electrical automation system， and realize the optimal allocation of resources. Starting from the overview of variable frequency speed regulation technology， this article separately elaborates the concept， principle， advantages and prospects of variable frequency speed regulation technology， and analyzes the application function of frequency conversion speed regulation technology in electrical automation control. Unit model， depth indicator protection， pulse optimization selector， overspeed control protection and specific applications in industrial energy saving and consumption reduction are designed to maximize the maximum value of electrical automation control.

關键词：变频调速技术;电气自动化控制;应用分析

Key words： frequency conversion speed regulation technology;electrical automation control;application analysis

中图分类号：TP1;F27                                    文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）24-0224-02

0  引言

随着时代进步，人们的物质生活水平不断提升，对社会生产力有着越来越高的要求，在此背景下，我国电气行业快速发展，许多电气设备和系统都进行了相应创新优化，尤其是电气自动化控制系统在整个工业生产发展中起着至关重要的作用，变频调速技术凭借其独特优势，被广泛应用到石油、机械等领域，并取得了节能降耗的成效，为企业降低了生产成本，提高了生产效率，实现了经济及生态的双重效益[1]。随着可持续发展理念在我国提出并开始践行，变频调速技术的推广创新已然成为一项势在必行的重要工作。

1  变频调速技术简介

1.1 变频调速技术的基本概念  变频调速技术是我国非常关键的一种现代技术，它的主要原理是借助电机转速与电源输入频率成正比，从而实现对电机设备的调控目的。工业控制领域之前都是采取的直流调速方式，这种方式虽然有着诸多优势，比如较强的控制力、低频的噪声、稳定的可靠性、简单的控制电路方法等，但在生产力和工业技术的发展进程中，该调速方式慢慢暴露出了一定的局限性。直到变频调速技术日趋成熟，逐渐取代了直流调速成为电气自动化控制领域的主流技术。

1.2 变频调速技术的原理  变频调速技术的工作原理包含功率因数补偿、变频调速节能和软启动节能。首先，功率因数补偿是指在功率因数下降时，电气自动化系统的有功功率随之降低，电能耗损增高，设备效能降低，资源浪费严重，而变频调速器则能通过调整功率因数来减少无功损耗。其次，变频调速节能是依据电机运行原理而来，在电机保持一定的运行效率时，通过降低调节流量来下调转速，这时功率会呈现立方比例的降低。软启动节能是针对电气自动化启动是需要5倍额定电流导致电机设备使用寿命减少这一问题，变频调速技术的应用借助软启动最大限度降低电机启动电流，设备寿命从而得到了延长[2]。

1.3 变频调速技术的优势  变频调速技术相比之前的直流调速有着非常明显的优势，其一是变频调速技术具有通用性，面对不同地区和领域的变频设备问题，都能呈现其超强的适应性;其二是随着工艺技术的创新，各种变频调速器的构件不断优化增添科技元素，从而增强了变频调速器的性能，提高了变频调速技术的效率;其三是变频调速技术的操作比传统直流变频技术更简单，它实现的一体化操作符合工业电气自动化控制的基本需求。

1.4 变频调速技术的前景  随着变频调速技术的快速发展，其应用领域范围在不断扩张，不仅大量应用到工业企业，而且涵盖了居民的日常生活，这种节能高新技术正好契合了当前可持续发展理念，被国内外技术研究所关注。随着互联网时代的发展，变频调速技术将在未来朝着绿色环保、人工智能、数字控制等方向发展，变得更加灵活多变、稳定可靠，并为故障检测提供更便捷的保障。

2  变频调速技术对电气自动化控制的作用

2.1 全面保障电气设备的稳定运行  在工业生产中，各种电气设备的运行安全至关重要，是各项生产工作顺利开展以及保质保量的基础，但是基于电气设备在运行时面临较多的不确定因素，存在较多的安全隐患，这对相关管理人员和操作人员提出了更高的职责要求，需要针对电气设备的运行安全问题提出统筹规划，实施严格的安全管理[3]。对此，各工业生产领域全面推行了电气自动化控制系统，旨在对电器设备的运行状态进行实时监测。变频调速技术则是这一电气自动化控制系统中的重要技术，能有效发挥自动控制系统的作用，从而保障整个设备的稳定运行。

2.2 大力推动电气自动化技术升级  变频调速技术作为电气自动化控制技术的重要组成部分，随着该技术的发展创新，它将电气自动化控制水平提升到一个新的阶段，并推动了电气自动化控制技术的稳步发展。从工业生产一线来看，变频调速技术实现一线生产操作人员对电气设备的运行全方位监测管理，及时发现其运行故障并加以排除，保障整个电气设备的安全运行。另外变频调速技术能有效降低设备损耗，减少资源的浪费，满足节能减排的工业生产要求。所以，变频调速技术被越来越多地推广应用到电气自动化控制系统之中。

2.3 减少电气设备的工作隐患  通过变频调速技术工作原理不难看出，变频调速技术能借助电源频率的改变，来控制调整電机的转速，以此同时，变频调速技术还能全面调控电机和电源。比如生产操作人员能借助变频调速技术对目标进行实时监控，从而通过电流大小的精准调节，缩小误差范围，减少工业电气设备生产过程中存在的安全隐患，提高电气设备的作业质量。所以，电气自动化控制系统能借助变频调速技术，来保证电气设备的平稳工作效果，目前被广泛应用的变频器和节能变频器正是变频调速技术的最佳体现。

3  变频调速技术在电气自动化控制中的具体应用分析

3.1 变频调速技术在深度指示器保护中的应用  深度指示器主要负责维护整个电气设备的正常运行，是工业电气设备中不可缺少的组成部分，一旦深度指示器出现了问题，其他设备的保护装置将会随之失效，各种危险信号将不能被及时准确地检测出来，从而影响电气设备的正常生产运行。鉴于此，想要降低深度指示器的故障频率，需要在深度指示器的开发设计时，进行失效保护模式或装置的设置，从而保证深度指示器的安全运转。而对深度指示器的保护正是借助变频调速技术的有效应用，在电机正常运行时，记录编码采集的脉冲数信号，如果这些数据信息没有发生明显变化，则可以判定深度指示器没有进行正常工作，也没能发挥自身的保护作用，这也就提醒工作人员需要对相应电气设备进行检查，及时解除异常恢复深度指示器的运行[4]。

3.2 变频调速技术在电机单元模型中的应用  电机单元模型对电气自动化控制系统非常重要，变频调速技术在电机单元模型中的应用，可以实现对电动机电压电流参数的准确判断，同时进行电气自动化设备运行参数信息的采集，以此保障自动化系统持续稳定运行。另外，变频调速技术还能在此基础上，完成数据的及时传送和反馈功能。另外，变频调速技术应用到电机单元模型中，能及时掌控机电一体化系统在工业生产过程中的状态，根据情况选择合适的闭环运转。值得注意的是，想要实现变频调速技术在电机单元模型中发挥最大实效，在购置变频器时需要进行严格的质量甄选。

3.3 变频调速技术在脉冲优化选择器的应用  变频调速技术在脉冲优化选择器中的应用，主要是借助芯片来进行信息处理，设计相应的OFDM调制信号源，编写模块电路，借此完成各种使用功能。针对工作人员在操作过程中，经常会出现电解电容器容量离散性过高，最终影响到电压均衡性，甚至整个电器自动化控制系统正常运行的问题，可以采取并联的方式来阻止相同均压电阻，或者采取抑制浪涌电流的方式，来保障电路在运行过程中不被烧坏。

3.4 变频调速技术在超速控制保护中的应用  工业电气设备中非常重要的电机拉动设备，一般需要在等速区间运行，其正常运行速率是15%以下，如果超过这个既定速率将有损电机拉动设备。变频调速技术的应用能在电机拉动设备速率过高时，发出预警，并减慢变频调速系统的运行速度，隔开设备安全回路架构，甚至自动启动紧急制动设备减低运行速度[5]。所以，变频调速技术在超速控制保护中的有效应用，能实现对等速区间的超速控制进行监测保护，为了更好发挥变频调速技术的应用价值，我们建议在设备运行过程中，将控制保护的速度设置在10%以下，并确保超速控制系统在正常速率下的稳定性能。

3.5 变频调速技术在工业节能降耗中的应用  在传统直流调速技术支持下的电气设备，一直存在着高能耗和高负荷的弊端，不仅会导致工业企业生产的高成本和低效率，还是对生态资源环境的一种严重破坏。变频调速技术应用于电气自动化控制领域，通过电流优化配置，在保障工业生产需求的同时提高了电能的最大利用率，有效降低了工业生产成本、减少了生态资源的浪费、提高了企业生产的经济效益，实现了工业生产对节能降耗的实际需求。另外，变频调速技术能实时监控电机设备的运行状态和运行中电能消耗情况，一旦电机设备的电压电流超过标准范围，变频器就会发出预警。

4  结束语

综上所述，随着科学技术的发展和人们科学思想认识的提高，电气技术越来越受到重视，并被越来越广泛应用到众多工业生产领域，随之产生了电气自动化控制系统，其中变频调速技术作为重要因素成为了电气自动化控制系统中不可或缺的一部分，对工业生产的节能减耗和保障生产效率都有着积极的促进作用。因此，我们需要不断加大变频调速技术的研究力度，进而提升该技术的应用水平，充分发挥其在电气自动化控制中的真正价值，实现企业未来发展规划。

参考文献：

[1]刘洋.电气自动化控制中变频调速技术运用分析[J].中国设备工程，2020（10）：177-178.

[2]张浩然.变频调速技术在电气自动化控制中的运用[J].科学技术创新，2020（7）：195-196.

[3]李仁.变频调速技术在电气自动化控制中的应用探索[J].精密制造与自动化，2020（3）：36-38.

[4]陈劲宏.电气自动化控制中变频调速技术的运用[J].华东科技（综合），2019（4）：12，30.

[5]梅管升，沈杰，杨立武，等.简析变频调速技术在工业电气自动化控制中的运用[J].数码设计（上），2019（6）：184-185.