变频调速技术在电气自动化控制中的运用分析

何亚福，郝祥山，苏 彪

（1.山东现代学院，山东 济南 250104；2.山东山大电力技术股份有限公司，山东 济南 250012；3.山东鲁能软件技术有限公司，山东 济南 250001）

电气自动化控制技术是当前工业生产过程中非常重要的技术，其提升工业生产机械的自动化控制水平，并对工业设备的生产效率提升起到促进作用。当前，为了进一步提升工业生产机械的自动化控制水平以及节能发展，在工业设备电气自动化控制系统当中还应用了变频调速技术，变频调速技术与电气自动化技术能够良好的结合应用，提升工业生产的生产效率。

1 概述

在电气领域中有着这样一门学科，名为电气自动化，其全称为电气工程及其自动化专业，这是一门随着科学技术发展而兴起的新兴学科，主要与人们日常生产生活联系较为紧密，作为电气信息领域新兴技术产业的主要组成部分之一，在社会各界的不同领域中得到了广泛的运用，且在社会逐步发展中发挥着愈加重要的推动作用。在电气自动化技术中包含着多种技术内容，本文重点讲述变频调速技术。这门技术是电气自动化领域中较为重要的一类工业技术，其主要的工作原理是通过更改电动机工作时所使用的电源的频率来合理调节电机转速，主要帮助电机的转速与工作电源输入的频率形成关系正比。这样的技术调节能够帮助相关工作人员对电机保持更加精准地控制，并针对出现类似于交流电机方面的问题能够及时提供相应的解决措施。

2 工作原理

变频调速技术具体是指通过电机转速以及电源的调整，从而实现对电机频率进行控制的目的。在电机正常工作的过程中，电源因素、电机实际转速以及磁极对数之间存在非常紧密的联系，其中电机的转动速度与电源的输出频率之间呈现正比例的关系。其公式为

式中：n 为电动机转速；f 为电源频率；s 为转差率；p为电动机磁极对数。从公式可以看出，将电动机的电源频率进行改革可以有效的调整电机的转速，从而实现电机工作效率的变化[1]。所以，变频调速技术正是根据这一原理进行工作，变频调速技术是可以根据不同的工作需求，对电机的工作频率进行调整，从而实现电机工作效率的提升。另外，将变频调速技术应用于电气自动化控制技术当中，就实现了对电机的自动化控制，从而实现整个工业生产的自动化控制效率。

3 应用意义

在电气自动化领域，尤其是电力拖动技术范围中，调速技术一直是需要专业技术人员不断攻克的重难点技术工程项目。自从三相交流异步电动机出世以来，调速技术也随着电动机的使用和发展在不断地进化。变频调速技术也因为其压倒性优势在各个行业领域得到了广泛运用。随着社会的发展，传统的旧工艺和落后调速技术已经不能满足如今社会群众生产生活的需要，变频调速技术的优势愈加明显。无论是在什么工程领域，变频调速都能够大大提升工业设备的工作效率以及机械化精细程度，有效确保了生产设备的工艺水平和加工精度，能够在实现马达无级调速的基础上有效提升生产出的产品质量。在变频调速技术的实际运用过程中还能够有效减轻工业生产器械设备的体积，减少设备占地面积，确保在如今大多数工厂占地资源紧凑的常态下合理减少机械设备的占地面积。设备体积的压缩也代表着设备重量的减少，这就给生产设备运输环节减轻了负担。众所周知，工业化设备最明显的特点就是大且笨重，这就给生产厂家带来了较大的运输负担，而变频调速技术的融入有效减轻了设备的体积和重量，能够直接降低生产厂家的运输压力，帮助降低运输成本，且有效减少了金属的耗用量。长久以来的实践表明，以往传统的调速技术在使用过程中会直接损伤马达寿命，因为在马达启动时，调速技术并不能对其进行匀速管控，致使马达在启动时会对电网造成冲击，长久下来会对马达造成不可逆转的损伤，马达本身的寿命也不长久。而变频调速技术能够有效帮助马达实现软启动，也就是人们日常所说的平滑启动运行，稳定启动就能够直接避免对电网产生冲击，合理保障马达寿命，降低设备损耗量。同时，在风力电力领域，变频调速技术也发挥着极为重要的节能作用，单单运用在开环或者是闭环的控制上，就能够使节电率最高可达60%，这样的节电效率威力不容小觑。

4 具体应用

4.1 自适应电机模型模块的应用

自适应电机模型模块是当前电力系统当中应用常见的变频系统，其应用的主要功能是为了对电机的输入和输出电流和电压进行有效的检测，从而保证电机输入输出电流与电机的工作性能参数互相匹配。自适应电机模型模块是一种电气自动化控制模块，不仅能够对电机电压进行实时的检测，更是能够实现对电机转矩进行调整，调整转机转矩就能够在一定程度上实现电机转速的调整，实现自动变速功能。自适应电机模型模块是当前变频调速技术与现代化电气控制系统的集成引用，在自适应电机模型模块具体应用的过程中，其可以实现电机系统的变频调速精度在0.5%以上，不仅做到了变频调速的效率性，更是直接提升变频调速的精度。

4.2 发电系统中的应用

工业电气自动化控制系统在运行过程中对能源有着较高要求，单纯地依靠外接电源供应，难以保证供电质量，还会造成资源上的浪费，不利于企业经济效益的提升。因此，很多企业都会设置独立的发电系统，为电气自动化系统及设备提供充足的电能供应，但因发电系统的复杂性较强，在实际应用中，容易出现电流输出与实际需求不符的现象，这就会导致设备因电压供应不稳而出现短路、断路等故障问题，对整个系统带来影响。设备系统运行使用变频调速技术后，首先，上述存在的问题能得到很好的约束和控制，加大工业电气自动化控制系统的运行安全系数，改进工业生产效率，促进企业的健康发展。其次，变频调速技术的科学应用，做到了电力资源的科学划分，加大资源利用率，在保证电气自动化系统安全稳定运行的基础上，达到资源和能源节约目标，推动企业的环保发展。再者，有关变频调速技术的应用配件，成本相对比较低廉，电气自动化控制生产过程中能够有效缩减成本，增加经济收益。同时，通过该技术在发电系统中的合理应用，还能增强系统发电过程中的稳定性。

5 结束语

综上所述，经济社会的发展有效推动了电气自动化技术的发展，且随着变频调速技术的创新及改革，其在电气自动化控制中得到了广泛应用，并取得了比较理想的应用效果。变频调速技术具有多方面的优势，在深度指示器、等速段超速、减速段超速、自动化控制、电机组系统、工业节能方面及自动化适应电机模型单元中均得到广泛应用，既可以提高电气自动化控制效果，还可以推动电气行业的健康、可持续发展。