电力传动节能中变频技术应用

张立德

摘要：工业电力传动所消耗的电能在整个社会电能消耗中的比例非常高，具有很大的节能空间。目前阶段变频调控技术已经发展很好，在很多领域得到了广泛应用。如果能够将变频调速技术应用到工业电力传动中来，就可以实现电力传动的速度调控，避免出现电力浪费的现象。然而在实践过程中，变频调速技术在电力传动中的应用却存在一定的阻碍，如果能够克服这些技术障碍。电力传动中就能够大面积使用变频调速技术，进而节省巨大的电能。

关键词：电力传动;变频调速;技术应用

引言

在工业电气自动化控制体系运行状态下，可以运用变频调速技术对用户终端电机的功能进行控制，使体系处于动态运行状态，实现全方位的控制，对于工业生产与制造过程中电力体系维护工作的顺利开展具有重要影响。

1变频调速技术概述

变频调速技术是指为了满足现代化工业生产发展需要而出现的一种新型技术形式，变频调速技术的工作原理是通过调节电源输出频率来改变电机的转动速度，从而达到自动化变频调速的发展目的。变频调速技术的实现会涉及到以下几个部件：第一，自适应电动机模型单元。这个单元是变频调速技术中最为重要的零部件，使用过程中的主要功能是查看电动机的电压、电流等信息是否处于正常运行的状态，通过了解电流、电压参数能够帮助相关人员全面的掌握电动机的参数信息，为工业电气自动化后期工作提供有力支持。第二，转矩、磁通比较器。这两个比较器的应用作用是将反馈数值和参考数值进行综合比较，通过滞环调节器来输出转柜和磁场的状态信息，从而帮助相关人员更好的掌握转柜和磁场的运行状态。

2变频调速主要方法介绍

2.1变压变频控制

通常情况下电动机在运行时，其额相电压以及频率主要受到主磁通的影响。在针对电动机的转速行调整过程中，主磁通如果出现增大的趋势，就会使得电流值慢慢变大，如果没有出现功率损耗，功率因素就会随之慢慢降低，最终导致的结果就是电动机发热严重。相反的，如果主磁通出现降低的趋势，则子磁通的电动势随之减小。变压变频控制方法在实际应用过程中存在一些缺陷，主要表现在下面两点：第一，在对电动机转矩实施调整的过程中，如果电动机的速度相对较低，就难以对电动机电压进行精准控制，控制误差相对较大;第二，利用变压变频控制模式时采用的是开环模式，这也不利于控制的精度。

2.2转差频率的控制

通过转差频率的控制也能够实现三相异步交流电动机的调速，从而实现电动机输出功率的调整。电动机在正常运转过程中其气隙磁通保持恒定，电磁转矩直接受到电角度转差率的影响，两者之间存在正比例的关系。如果能够对电角度转差率进行控制，就能够实现对电动机电磁转矩的控制。在对转差率进行控制时需要对电动机转速进行检测，调节控制器的输出为转差频率，电动机转差频率和转速频率的和就是给定频率，通过这样的方式形成一个闭环控制。转差频率控制模式能够在较大范围内对电动机的速度进行调控，并且静态转出误差非常小。但是采用这种控制模式时必须要确保恒磁通控制，这对整个控制系统提出了非常高的要求。

2.3矢量控制的方式

电动机转速进行通过矢量控制的方式对电动机转速进行调节的基本原理就是把三相坐标下的定子交流电流实施转换，将其转换成为两相静止坐标系下的电流。在基于磁场定向原理将相关的电流信号转变成为直流电流。通过上述的一系列转换后，就可以利用直流电机的控制模式对交流电机进行控制，从而实现异步电动机转矩电流以及励磁电流的控制，也就是实现了定子电流的矢量控制。最终实现异步电动机转矩的有效控制。这种控制模式是基于直流电机控制方法，因此其调速范围非常广泛，达到了1：20，甚至是1：200。此外，还具有响应速度快、连续性好等优势。缺点就是需要进行非常繁杂的计算，控制过程比较繁琐，容易受到外部因素的影响和干扰。

2.4直接转矩控制

这种控制模式的基本原理就是对电动机的电流值和转速值等进行直接检测，然后与指定的值进行比较分析，根据两者之间的差值大小，确定一个合适的电压矢量，实现定子磁通量的精确控制，从而改变电动机的输出转矩。通过检测，如果发现电动机实际转矩比设定转矩小时，控制系统就输出一个电压矢量，该矢量方向与定子磁通旋转方向相同，以此增加电机转矩。相反的，如果检测得到的实际转矩比系统设定的值较大时，控制系统输出的电压矢量方向就会与定子磁通旋转方向相反，从而达到降低电动机转矩的目的。直接转矩控制模式不会受到转子参数等其他因素的影响，也不需要进行繁琐的坐标变化，并且具有显著的优势。比如结构简单、控制方法便捷、反应速度快、精度高等。缺陷在于通过这种模式进行控制时会存在转矩脉冲，如果电动机转速相对较低时这种现象更为明显。出现这种情况就会对其通量检测造成不利影响，最直接的结果就是调速范围相对较窄。限制了直接转矩控制模式的使用场景，常用于对调速范围要求不是非常高的场合，比如水泵和风机等。

3变频调速技术的应用方法

3.1深度指示器保护失效

很多工业生产设备在实际运行过程中具有多种保护装置，设计师结合工业设备的使用环境和运作原理，在设备中加装了多重保护装置。深度指示器是其中之一，具有重要作用，如果深度指示器处于非正常运行状态，就会使得保护模式发生改变，所以设计深度指示器时一定要安装失效保护模式。在变频调速技术的支持下，首先启动电机，累加编码器对应采集周期内采集到的脉冲数信号，对比信号采集前与采集后的数值，如果数值没有发生任何变化，就意味着深度指示器已经处于失效状态。在失效状态下，对设备的状态进行判断，如果设备已经进入爬行区状态，那么立即发送对应的报警信号发出强烈预警，引起工作人员的高度注意，如果没有进入爬行区状态，那么自动采取安全制动措施，发出报警提示。

3.2自动化适应电机模型单元

在工业电气自动化控制体系中运用合适的电动机模型单元，对电动机输入电压参数和电流参数进行相应的检测，实现电动机整体运行状态的识别。与此同时，电动机模型可以与变频器直接连接在一起，进行转矩控制工作。在实际生产工作进行過程中，运用电动机模型单元对生产中的电气设备以及一体化系统的运行状态，进行精准的调控，依据一体化运行的一般规律，选择对闭环转速。

3.3变频器节能

在工业电气自动化控制过程中经常出现高水平低产出的情况，导致生产过程消耗大量的经济资源，使生产效率逐渐下降，所以提高工业电器自动控制体系的节能水平具有重要意义。运用变频调速技术可以提高体系的节能水平，在一定意义上，变频器是整个生产制造过程中的调节机制，所以一定要运用变频调速技术来保证电动机的运行状态，变频器与电动机一直处于相互对应的关系，从而确保科学合理运行，使生产制造过程中复合电压的耐受性不断提高。这一过程中为了使变频调速的应用效果越来越好，需要选择能够满足电机正常运行状态的配置电路，使自动化控制的功能逐渐完善，对运行体系做出统一的编程和控制，协调好二者的工作，形成高效率的工作体系。另一方面，为了实现自动化控制功能，还要在控制电路主板的基础上选择一致性的变压型逆变电路，配合好工业车间电路，实现故障全面保护的目标，确保工业生产设备与变频器之间灵活切换稳定运行。

结束语

变频调速技术在工业电气自动化发展中的应用具有良好的应用效果，不仅能够优化数控机床的运行，而且还能够确保变频器、传感器的有效应用，提升整个工业电气发电系统的运行成效。为此，在新的历史时期需要相关人员结合工业电气自动化领域发展实际情况，就如何更好的将变频调速技术应用其中进行策略分析。

参考文献

[1]巫加大.工业电气自动化控制中变频调速技术的实践运用[J].电子技术与软件工程，2018（11）：138.

[2]蒲亮.变频调速技术在电气自动化控制中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（23）：111.

[3]吕颖利.工业电气自动化控制中变频调速技术的应用[J].湖北农机化，2019（10）：28.