工業電氣自動化控制中變頻調速技術的機制創新論文
德國學者Blaschke于20世紀70年代提出矢量控制理論，這一理論的提出使交流電動機實現了解耦，并能夠進行矢量的變換，促進交流調速動、靜態性能達到直流調速的水平。80年代，德國學者Depenbrock接著提出直接轉矩控制原理，從而減少了在矢量的控制較為繁瑣的坐標的控制的變換。這種方法是電壓型逆變器的工作過程中，控制住轉子磁鏈和定子磁鏈間的夾角，完成對電動機轉矩的直接控制。該種控制方法比較簡單且易于操作，而且對電動機模型的參數沒有太大的要求。變頻調速技術的應用，使控制的效果好于直流調速，而且變頻調速的可靠性也在不斷的提高，實用性較強，其在工業電氣自動化中有著廣泛的應用，是科學技術發展的必然結果。
1 變頻器的節能原理及常用功能
1.1 變頻器的節能原理
�、僮冾l調速節能。根據水泵工作的原理，流量和轉速的一次方是成正比的，功率和轉速的立方成正比，揚程與轉速的平方成正比，即水泵的效率保持一定，當調節流量下降，轉速也成比例下降，此時功率成立方關系降低。
②功率因數補償功能。無功功率容易導致設備發熱和增加線損，功率因數降低會使有功功率降低，導致大量電能消耗，降低了設備的使用效率，浪費嚴重。裝置變頻調速器能夠提高功率因數，減少無功損耗。
�、圮泦庸澞堋ｋ姍C一般為Y/D啟動或直接啟動，其中啟動電流相當于額定電流的4～7倍，這既需要較高的電容量，也容易影響電機使用壽命。變頻器能夠利用軟啟動的方式使啟動電流極大降低，降低了電容量的要求，減輕了對電網的沖擊，延長設備壽命。
1.2 變頻器的常用功能
�、龠^載保護功能。該功能能夠有效保護電動機使其不易被燒壞。電機在低額運行的時候其較差的散熱性導致電機發熱嚴重，溫度升高超過額定值。變頻器具有電子熱保護的`功能，其中在不同運行的頻率下有著相應的保護曲線，運行頻率越低，連續運行的時間就越短，對電動機進行有效保護。
②升速功能。變頻器的升速其實就是從一種穩定的狀態到另一種穩定的狀態，一般情況下，在保證電流低于額定電流的情況下，盡量降低升速時間。其中常見的升速方式有：S形方式、半S形方式、頻率和時間呈線性關系。當然需要根據具體的情況選擇合適的升速方式。
2 變頻調速技術在電氣自動化控制中的應用
2.1 變頻調速技術特征
在工業生產領域應用變頻調速的技術能夠滿足企業生產的需要，變頻調速技術經過長時間的研發和實踐而形成，具有顯著的特征，影響著工業領域成長和發展。變頻調速器中所使用的全部Cyclonell器件運用的都是300 mm晶圓，并且采用低K工藝和TSM90 nm技術而制造，從而加快了制造速度，提高生產效率，并且節約了成本，降低了生產造價。這種技術在設計時使用的的是最小化硅區，在具有復雜性的數字系統中，一個芯片就可以了，所花費的成本僅僅相當于一個專用的集成電路成本。這樣既降低了成本，還可以達到使用的要求。高性能的通用變頻器的主要目的就是滿足不同工程的需求，其硬件結構通常包括帶能量回饋單元變頻器、公共直流母線式變頻器、獨立式變頻器。特別是獨立式變頻器應用較為廣泛，它能夠逆變單元和整流單元共同放在同一個機殼里，并且效果十分不錯。
2.2 變頻調速技術的應用
變頻調速技術最早出現于20世紀80年代，是隨著科學技術的發展而產生的，該技術的出現使工業生產進入全新的時期，為人類生產力的提高起到了巨大的推動作用。
變頻調速技術主要由以下幾個部件組成，其中每個部件都發揮著各自的功能并有著重要的作用。
①自適應電動機模型單元。這個單元是重要的組成部件，在具體的應用中，它主要的作用是對輸入電動機的電流和電壓進行檢測，從而來識別電動機的基本參數。根據這種電動機的模型來說，它有著十分重要的作用，而且是進行轉矩直接控制的關鍵單元。變頻調速技術在工業中應用的時候，一般情況下當轉速控制精度大于0.5%的時候，可以運用閉環轉速來反饋，最后達到應用的要求。
②轉矩和磁通比較器。兩種比較器就是將參考值和反饋值分別對比，每20 ms進行一次比較。在對比完成之后，利用滯換調節器的功能來輸出磁場狀態或者轉矩，然后就能夠及時的掌握磁場狀態和轉矩狀態，從而為采取針對性的措施提供重要依據。
�、勖}沖優化選擇器。一般情況下選擇CyclonellEP2C5Q208
C8芯片來對信息進行處理，完成選擇之后，需要設計OFDM信號源，同時還要編寫由5個模塊所組成的電路，每個模塊具有不同的功能，其中包括D/A功能、緩沖模塊、插入循環前綴、FFT、星座映射。可以使用OFDM信號源仿真驗證的方式對這些模塊的功能進行驗證。接下來的工作就是完成OFDM信號源的設計，工作內容為FPGA硬件驗證和軟件仿真驗證。一定要認識到電解電容器的容量本身具有強烈的離散性，這種特性的存在很可能會造成他們承受著不相等的電壓狀況，從而對整個系統造成不利的影響，這時就需要采取一定的措施對這種狀況進行必要的改進和優化，最后將離散性可能造成的不利影響消除。常用處理方法：在電容旁各并聯一個相等阻值的均壓電阻。此外，為了保護整流電路的安全以防止被燒毀，可以在電路中增加抑制浪涌電流的方法。
3 確保變頻器正常運行的預防措施
變頻器的不正確使用容易使變頻器發生故障或影響使用效果，為了確保變頻器的正常發揮功能需要掌握科學的預防措施。
針對外部電磁感應的干擾，可以采取縮短控制回路配線的距離，并與主線分離。變頻器應該按照規定來接端子，不可以同動力接地、電焊混用。安裝噪聲過濾器，以防止干擾；針對環境問題，按照要求安裝空調或采取一些避免陽光直射，對某些振動沖擊大的情況，可以應用橡膠等減震方法，此外還要定期的檢查變頻器的冷卻風扇及空氣過濾器；最后，一定要特別注意選擇正規廠家的變頻器產品，規范對變頻器的日常保養，由專人對變頻器的日常使用和維修負責，加強對變頻器設備的操作和管理人員的培訓，對維修人員的專業節能深入或系統的培訓，確保變頻設備正常運行。
4 結 語
目前有很多生產領域都裝置了變頻調速器，有效地滿足了生產中降低能耗的要求，在保證生產安全和產品質量的前提下，其為企業帶來了良好的經濟效益。調速器的設計應該根據實際要求將調速器的作用和功能不斷地創新和完善，為工業電氣自動化提供具有優秀節能價值的高質量變頻調速器，既起到了節能作用，又達到了改善工藝條件的要求。
參考文獻：
[1] 張麗峰.變頻調速技術及其在工業電氣自動化控制中的運行[J].科技風，2013，（21）.
[2] 黃仁勇.淺談變頻調速技術在電氣自動化控制中的應用[J].電源技術應用，2013，（2）.
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