工业电气自动化控制中变频调速技术的应用

张晶程

[摘    要]随着近年来我国整体科学技术的进步，电气工程自动化技术得到了飞速的发展，其中变频调速技术是现阶段电气工程自动化技术中的重要环节，文章将结合实际情况全面分析变频调速技术的工作原理以及其在工业电气自动化控制技术中的应用意义。

[关键词]工业电气;自动化控制;变频调速技术;应用

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–00–02

Application of Variable Frequency Speed Regulation Technology

in Industrial Electrical Automation Control

Zhang Jing-cheng

[Abstract]With the progress of China's overall science and technology in recent years， electrical engineering automation technology has developed rapidly. Frequency conversion speed regulation technology is an important link in electrical engineering automation technology at this stage. This paper will comprehensively analyze the working principle of frequency conversion speed regulation technology and its application significance in industrial electrical automation control technology.

[Keywords]industrial electrical; automatic control; variable frequency speed regulation technology; application

21世纪以来，我国科学技术不断进步，现阶段已经进入了全面的信息化时代，电气工程由传统的人工操作转变为现阶段的自动操作。在此基础之上，相关工作人员还结合实际情况以及相关的优秀设备，不断对电气自动化的控制进行改良和升级以提升电气系统的实际工作效率。变频调速技术是我国电气工程自动化多年发展中的重大突破，在电气自动化工程当中，充分应用自动调速技术，可以将电气自动化控制发挥出其在实际工程当中的最大作用，同时能够适应我国现阶段各行业发展过程当中的节能减排目标。

1 变频调速技术的工作原理

变频调速技术主要是为了满足用电设备的实际使用需求，将工频交流电源转变为频率可调的交流电源，其工作原理可分为以下几个步骤：①将工频交流电源通过输入电抗器送至变频器进线端;②由整流器将工频交流电源转化为直流，同时在直流端使用电抗器进行谐波抑制;③采用大容量电容存储转化后的电能;④将直流电通过逆变器转化为可调频率的交流电源，此过程中可通过控制器来调节输出交流电源的频率。传统变频器在对电流进行转变的过程中，主要是先将直流电转变为交流电，再将交流电转变为工作直流电，而随着电力电子技术的不断发展和相关科研人员的研发，相关设备已经得到升级和改善，现阶段的工作过程是将已有的交流电转为直流电并为更方便地确定额定的工作电流，对系统的工作信号进行测量，通过自动控制以及变频调速，将直流电转化为相关设备运行所需要的频率交流电，实际工作过程当中，根据不同的变速器和传感器的实际机型，信号检测模块会对其进行检测分析，在其控制电路时，需要对电流以及电压等参数进行相应检测，然后参考相关数据设计输出量并制定控制信号，最后将其发送到电路中进行脉冲以完成工作融合。根据实际情况以及工程具体需求为保障工业设备能够按时完成串联或并联选择合适的高压或低压变频器。同时，在输出自己的功率因素以及工作能效时要根据工作的实际方式进行。

2 变频调速技术的特征

2.1 优势

（1）在电机的实际运行过程中，其配电电压会因为启动而降低，而且设备内部的电流在短时间内迅速增加会导致电流增大，设备内部瞬间出现的大量电流会对内部元件造成相应影响，如果设备实际启动过程当中产生功率过大，设备内部元件以及设备整体极易因大量电流而出现烧毁的情况。变频调速技术可以通过相应措施有效避免这一问题，能够根据设备实际需求控制设备启动过程中产生的瞬间功率。

（2）电机调速性能好。相对于传统的技术而言，变频调速技术在变频调速设备的适用范围以及动态响应方面具有较高的优势，变频调速技术在电机的实际应用中可以应用的领域范围相对较广，比如石油化工、冶金以及医药中间体发酵等领域，变频器都可以应用于电机调速。

（3）能源把控精准严格。在电气工程自动化中应用变频调速技术，其能够通过转速精准把控能源消耗，在提高整体生产效率的基础上避免电能的不必要浪费;

（4）适应性极强。传统变频器的技术在实际的应用过程中对相关设备的要求相对较高，而现在的变频器已模块化、机柜化。因此，其模块化的变频器单机可直接安装在配电室开关柜内，通过断路器可直接连接柜内交流母线，而机柜化的变频器防护等级已达到IP54，可直接安装在生产环境要求较高生产场所。

2.2 缺点

（1）谐波。在生产设备的运行过程当中会产生谐波现象，变频器在整流和逆变过程当中会使波形出现畸变而使设备出现异常运行，一旦设备运行異常时，相关工作人员没有及时发现并对其采取相关的处理措施，那么谐波就会导致变频过程当中出现不可控问题，甚至网络系统以及电波传输都会受到相应阻碍，整体电位供应如果不平衡那么设备的整体发展以及其平稳运行就会受到较大影响，因此在机械实际的运行过程当中，需要相关工作人员通过相应措施避免出现问题，不断对其进行改善和调整。

（2）设备成本较高。在电气工程自动化技术当中合理应用变频调速技术能够有效提高设备实际运行效率并且避免很多不必要的问题，但是变频调速技术存在的缺点也较为显著，那就是设备的实际运行成本相对较高。如果全面应用变频调速技术，会需要较强的专业性，而变频技术本身的耐压性相对较低。因此，升压或降压都可能导致内部零件遭受较严重的冲击，使得设备的振动频率增加，那么设备在实际使用过程当中就有可能因为较大的冲击性而导致元件或设备出现损坏，因此必须结合实际情况选择性能能够满足设备需求且使用周期较长的零件。

3 工业电气自动化控制技术中的变频调速技术应用意义

3.1 全面保障变频调速技术的推广以及应用

变频器在实际应用过程当中会调整电机供电电源频率，从而调整电机的转速，可以对工艺设备的整体运行进行有效控制。在变频调速技术实际应用过程当中，其能够为了保证生产工艺流程以及工业效果最终的效率，会根据实际生产情况对整个生产线进行相应优化。近年来随着我国整体变频调速技术的不断进步以及工业技术的完善，在原本的基础上，变频调速技术还能够保证提高工业自动化工作的有效性，使其在工业生产自动化实际的工作过程当中，充分发挥出其应有的功能并保证应用效率的最大化。变频调速技术能够通过对启动过程中的电机转速调节，使大功率电机在启动过程中，做到电流曲线平滑，从而保障大功率电机平稳启动，否则电机启动电流过大，可能会导致设备出现相关故障。变频调速技术在实际应用过程当中的控制机制具有较强的多样性和灵活性，因此其在电机运行过程中的控制范围和应用范围相对较广，同时当电机在运行过程当中出现相关故障时，其还能够及时作出有针对性的调整和管理。

3.2 提高工业控制化的自动水准

经过我国相关研究人员及工作人员对于现阶段整体工业电气化的发展和应用的全面分析，發现从市场形势来看，变频调速技术已经成为了目前我国电气自动化控制技术中的主流趋势，并且随着时代的发展，电机的自动化控制技术还会不断进行转化和优化，同时整个工业行业都有可能因为各项技术的提升，整体发生相应转型。目前我国工业流程在调整过程当中主要包含了计算机技术和信息技术，相关技术可以结合实际情况有效对设备进行管理和控制，同时有效融合变频调速技术和电气自动化设备。比如在工业化过程当中，相关工作人员可以通过DCS集中控制系统对电气设备的控制，来实现对整个工艺设备运行的远程操作。

在电气自动化设备的实际工作当中，可以结合实际情况制定相应方案，以提高其自动化参数和自动化水准并且保证能够通过自身的运作流程进行连接和运转，建立相关的自动化调节技术的体系以促进工业的正常运行。变频技术的调节能够在整个流程当中监视异步电动机，在异步电动机的运转过程当中，为保证其自动转速，自动调节技术可以自动处理电机自动化设备的电流以通过对电机转速的科学有效的控制来避免发生危险。

4 工业电气自动化控制中变频调速技术的应用

4.1 在发电系统中的应用

工业自动化技术在实际应用过程当中需要结合实际情况通过相应手段在保证设备最终工作效率能够满足实际需求的基础之上尽量做好能源的节约，如果在电机的实际运行过程中充分引入变频调控技术，那么电气自动化设备的整体工作效率都会得到提高，能源的应用效率也会达到最大化同时为整个系统提供有效的运行动能。除此之外，发电系统运行过程当中也会应用到变频调速技术，但是相对来说其应用较电机自动化来说更为复杂，因为在实际应用过程当中，可能会出现如电流输出与实际需求不符等情况，当出现这类问题时需要相关工作人员对于设备的现状问题进行全面分析并提出相应的解决方案，如在设备的实际运行过程当中，可能会因为电压供应部分而出现短路，导致系统难以正常运行。针对这一情况，可以通过变频调速技术的分析，通过信号和变频调速机对其进行全面预防，为保证运行系统的整体安全，可以选择通过相应手段加强工业电气自动化控制水平。同时，需要相关技术人员结合实际情况以及现有产品对其综合素质进行提高，在实际运行过程当中加大资源和电力的利用率以促进企业长久发展，应该在保证最终质量的基础之上实现能源的节约。

4.2 在减速区段中的应用

在实际的应用过程当中，需要通过变频调速技术控制自动化的水准并维持整个减速区段的运行稳定以避免电气自动化设备出现临界值。结合实际情况以及自动化控制系统合理应用变频调速技术以避免在实际运行过程当中出现安全事故，提高工业的运行安全性。变频调速技术在减速区段中的应用主要表现为。在调整过程当中可以通过PLC和变频设备掌控并监督减速曲线特征，然后结合实际情况对减速时间段进行全面分析以融合安全值和数据值。除此之外，其还可以全面分析监控期间的数量，一旦发现与预定不符，就可以通过自身的安全阈值向系统中心进行记录并发出相应警报以完成系统穿梭的全面调节。

4.3 在深度指示器中的应用

在工业电气系统自动化的实际运行过程当中，需要通过相应的保护装置以保证系统的运行安全和电气系统自动化的稳定，全面分析对接路线问题会对保护器的实际运行效果造成的影响。因此，应用相应指示器时需要利用变频调速系统进行控制和处理，通过调整各项参数的定制和自动化数据，降低故障的发生频率。

5 结束语

现阶段我国工业电气自动化在实际应用过程当中存在诸多问题，但变频调速技术可以有效改善工业电气自动化控制系统的实际应用效率，在此基础上做到能源的利用率最大化。因此，相关工作人员应该加强对于变频调速技术的重视程度并结合实际情况对其现阶段存在的缺点和薄弱环节进行全面分析并提出相应解决措施。

参考文献

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