变频器在电机拖动及其控制中的应用

王雪

摘 要：电力需求的日益增长给我国电力生产及供应带来了新挑战，发电的效率和数量也要随之不断增加，因此对电力电器设备和技术也有新的更高要求。电子自动化技术及其控制领域的发展促使各种新型的电力电气原件和处理器的更新换代，使变频器在电机拖动中的应用也变得更加广泛。文章主要分析了电机拖动及其控制中的变频器的实际应用，期望可以给相关的人员提供一定的参考。

关键词：变频器;变频调速技术;电机拖动及控制

0 引言

在新时代背景下，电子自动化技术及其控制领域的发展促使各种新型的电力电气原件和处理器的更新换代，使变频器在电机拖动中的应用也变得更加广泛。同时，在电力行业中，变频器的需求也在日益增加。变频器主要是基于电力半导体器件的通断作用，将工频电源变成另一频率的电能控制装置[1]。通过变频技术和微电子技术的应用，将电机工作电源频率方式进行改变，然后对电动机的电力控制设备进行控制。变频调速技术的目的是为了通过对电动机工作电源频率的改变进而将电机转速改变有效实现。经过各种实践证明，在电机拖动及其控制中变频器可以得到良好应用，变频调速技术在电机拖动中的应用优势及价值非常高，同时在电力系统的完全运行方面同样有非常重要的应用意义。

1 变频器的作用及工作原理

1.1 变频器的作用

变频器能进行各种频率交感电源的完美转换，进而使得变速电机的正常运行得到保障。变频器的作用主要有两个方面：（1）直接作用主要是进行调节电机的电压及频率，使电机的速度基于一定范围内的无限调节得以实现。（2）间接的作用主要是节能节电，促进生产的自动化水平得到提升[2]。节能节电主要体现在变频调速的应用上，对于泵类和风机等设备流量的传入传出做出适当调节，其一电机的多种基本要求实现了，其二电耗降低实现了。变频器的工作原理主要是基于主电路对各个次级电路将调频调压后的电机提供出来。主路电路包括电流型变频器和电压型变频器两种。电流型主要是让电流源直流转变为交流的变频器，而电压型主要是让电压源的直流交换可以转变为交流的变频器。

1.2 变频器的组成及工作原理

变频器的组成主要分为三部分，即整流器、平波回路及逆变器。整流器主要是把工作频率变成了直流电源;直流电压在变流器和逆变器中产生的电压波动就叫作平波回路;逆变器与整流器刚好相反，逆变器主要是将直流功率变为了所要求频率的交流功率。

2 变频器在交流电机拖动和控制领域中的主要功能

当前，我国交流电机拖动及其控制中，变频器根据各种应用情况，整体状况会存在各种不同。比如以主电路的工作状况来说，其有两种，即电流型变频器和电压型变频器;以开关方式而言有三种，即高载频PWM控制变频器、PWM控制变频器、PAM控制变频器;如果以工作原理来分类，则又包括转差频率控制变频器和V/f控制变频器以及矢量控制变频器等。上述提到的各种状况，可以说其变频器在实际应用中最主要的方式就是基于变频调速和变频节能、功率因数补偿节能和软动起动能等。另外，变频器最为主要的应用功能就是节能与变频调速，或者说这两个应用功能也是最具代表性的，主要是因为这两个功能让变频器将交流电动机中的电源频率以及幅值有效改变。根据国内当前所具备的变频器技术，不仅可以转变交流电动机，还具有变频节能的作用，这也进一步说明变频器对整个交流电机拖动有着至关重要的作用。其他相关功能也正随着变频器技术的不断发展而变化。

3 变频器在电机拖动和控制领域中的应用

电机在全压或是减压的情况下启动，所产生的电流相比额定电流其超出会过大，这会使得电力设备在受到一定的损害的同时功率耗损也会更大。当电压出现波动，其整个电器系统相关联的效率设备运行也会严重受到影响，进而整个电力系统也会变的不稳定[3]。工作人员为了控制以上情况的发生，扩大变压器的容量，虽然可以保证电压的稳定，但是也出现了浪费的情况。

另外，如果电机在全压下启动，那么超大的电流也会使电机本身受到非常严重的损害，使其老化的速度过快进而缩短使用寿命[4]。但利用变频器对电流进行有效控制，电机启动时，通过变频器中软启动功能的应用可以使电流保持在额定值的范围。同时，变频器的加速时间可使电流的上升速度得到有效控制，并可降低启动过程中功率的损耗，因而具备了非常明显的节能效果，有效规避了浪费的情况。就通用变频器来说，由于存在使用对象不确定性，对于电机定子和转子等相关参数的预知就很难确定，也使得磁通观测器及速度观察器的模型较难建立起来，进而给以上两种设备的实际准确性带来一定的缺陷。基于此，工作人员优化升级了变频器，现阶段电气系统中所应用的变频器普遍都具备了自动调整功能，部分参数可自动进行相关测试[5]。自动调整功能在完善中逐步得到细化，设计的种类也随之越来越多，进而使电机设备多种部件的自动测试与设定都得以实现。长线调整法不仅可对电机的枢纽连接线进行设置，还能测试设定定子电阻。停止型调整主要是电机基于静态励磁状态下对实际的电流电压数据的分析，然后将相关的参数计算出来。旋转型调整主要根据电机在不同的转速运行下其电流电压参数的产生情况，并且控制其动态的变化规律，进而使得对象参数的准确度更加精确。

选择变频器的类型需要将电机拖动工作的实际需要结合起来。在选型之前要根据实际的运行情况，判断变频器的应用能否将多台电机随时启动和停止有效实现[6]。

如果不要求电机随时启动，可注重变频器容量的选型放大[7]。如果要求电机能随时启动和停止，就需要计算电机在随时启动及停止状态下的额度功率之和，变频器功率选型就是计算的所得结果。

经过不断地开发研究，变频器的调速范围逐步扩大，同时电机各方面也取得了更加优质的完善，进而在电机拖动中将其优势充分发挥出来[8]。电机拖动工作的效率得到了明显提高，施工人员只需控制电压的输出频率以及电压的调节就可以让变频调速技术的应用有效实现。

电机拖动及其控制领域中变频器的应用使电流得到了有效的支撑，但其在使用过程中技术非常复杂，同时控制的方式也是多种多样，这也说明其使用中各种问题以及误区也非常多[9]。就比如变频器能将电力的节省有效实现是错误的，其能量转化的实现是需要基于能量守恒定律的基础上，由于能量本身的随意出现及消失是不存在的，变频器也不能全部做到对于各方面的不限制应用，因为它本身是有一定的运用范围的。

4 结语

综上所述，变频器良好的调速性能给电力维护提供了优质服务，同时显著的节能效果使电力系统可持续发展的要求得到了满足，在电力行业中也得了超高的认可度。工作人员需从此方面研究着手，基于微控制器相关理论，促进变频器相关技术能够得到更加良好的持续发展。

[参考文献]

[1]钱明春，杨耀斌，贾国正.降低细纱主电机变频器维修成本的几项措施[J].棉纺织技术，2020（10）：37.

[2]邢学军，李弘.变频器对变频电机的驱动控制研究[J].数字通信世界，2020（10）：134-135.

[3]焦俊锋.带式输送机永磁电机驱动的配套与应用[J].矿业装备，2020（3）：162-163.

[4]張照民，刘美建.主从控制在炼钢转炉倾动的应用技术[J].冶金管理，2020（7）：14-15.

[5]白成英，王猛，张铈岱.堆垛机变频器位置环和速度环参数调节方法[J].物流技术与应用，2020（1）：130-131.

[6]张守朋.变频器对变频电机的驱动控制[J].山东工业技术，2019（10）：141.

[7]荣凯，路晗，张元吉，等.永磁同步电机变频器在磨浆机上的应用[J].变频器世界，2019（3）：101-103.

[8]周团.细纱机主电机变频器节能改造实践[J].纺织器材，2018（2）：46-48.

[9]胡文浩，李欣.基于Hammerstein模型的感应电机变频器调速系统神经网络控制[J].电子世界，2018（1）：195，197.

（编辑 姚 鑫）