摘要：随着技术的不断发展，变频技术在工业领域当中具有非常广泛的运用，本文从实际出发，对变频器在工业自动化控制系统当中的应用以及需要注意的事项进行了简要的分析和介绍，从而使得变频器的应用功能能够更加高效的运行，并在实际的现场生产过程当中减少不必要的经济损失。
关键词：变频器；工业自动化；控制；应用
1引言
现如今，随着时代的进步以及科技的不断发展，人们的生活水平正在不断的提高，而科学技术的进步也使得变频器技术得到了快速的发展，除此之外，变频器价格的下降以及自身寿命的延长，使得变频器的功能得到了不断的扩展，在工业控制系统当中得到了十分广泛的应用。大量的对变频器进行推广使用，能够有效的提高生产的效率以及产品的质量。但是，作为一种近年来新出现的电力电子产品，变频器在工业自动化控制的现场设备当中，还存在着很多的问题，对其原因进行研究我们能够发现，大部分问题的产生都是由于对变频器的设计考虑不周，或者是在实际使用时没有妥善的进行选择，这些问题的产生，一方面会使得经济造成一定的损失，更会使得配电系统解列。
2 变频器的组成和基本工作原理
变频器主要由整流单元、高容量电容、逆变器和控制器四部分组成，它们各具功能，共同完成对交流电的控制调节。其中整流单元大多采用二极管整流器，其作用是通过整流器将工频电源变换为直流电源；电容用于储存转换后的电能；逆变器是由大功率开关晶体管阵列组成的电子开关，主要负责将直流电转换为各种频率、幅度、宽度的方波，它与整流器的功效正好相反，能够将直流功率变换为所要求频率的交流功率；控制器则是按照设定的程序控制下，通过对输出方波的叠加整合使其转化为近似正弦波的交流电。
3 变频器存在的问题及其对策
3.1 谐波问题
变频器输入时交流电压，直流侧是恒定直流点烟，所以输入电流是非正弦波。为了消除谐波，可采用以下对策：（1）安装电抗器。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，抑制谐波电流。（2）采用12脉波整流，可起到了很好的谐波抑制作用。
3.2 恒转矩负载
恒转矩负载是指负载转矩与转速无关。又分为摩擦类负载和位能式负载。摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩150%左右，制动转矩一般要求额定转矩100%左右，所以变频器应选择那些具有恒定转矩特性，并且起动和制动转矩都比较大，过载时间长和过载能力大的变频器。位能式负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能，能够快速实现正反转，变频器应选择具有四象限运行能力的变频器。
3.3 发热问题
变频器运行中产生大量热量，为了保证正常可靠运行，必须进行散热，通常采用以下方法：（1）变频器的内安装风扇强迫风冷。（2）降低安装环境温度：变频器内含电子原件，温度对其寿命影响比较大。如果能够采取措施尽可能降低变频器运行温度，那么变频器的使用寿命就延长，性能也比较稳定。
4 变频器在工业自动化控制中的应用
4.1 变频器防护等级
变频器的实际使用环境与变频器的防护等级是相互对应的，也就是说，我们需要对温度、酸碱度、粉尘等多种因素进行考虑，而这些因素也与变频器能够长期可靠的运行有着十分密切的关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，大部分的变频器厂商都提供了一些常用的防护等级，例如：敞开型，本身无机箱，能够在电气室内的盘、架子上进行加装，如果需要集中的对多台变频器进行使用，这样的形式是较好的选择，但是，这种防护等级对于环境条件有着较高的要求；封闭型，对于一般的用途较为适用，使用场合当中可以存在少量的灰尘或者是湿度；密封型，在条件交叉的工业现场环境当中适用；密闭型，有水、腐蚀气体等环境条件差的场合当中适用。
4.2 变频器功率
在对变频器的功率进行选择时，从效率的角度出发，本文认为应该对以下几点进行注意：第一，变频器的功率应与电动机功率相当，从而使得变频器能够高频运转；第二，如果电动机的功率与变频器的功率不相同，则应该使得变频器与电动机的功率尽量接近，并保证变频器的功率能够大于电动机的功率；第三，如果电动机频繁启动或者是重载启动比较频繁，则应该对大一级的变频器进行选择，从而保证变频器的安全运行；第四，在经过实际的测试之后，如果电动机仍有富裕的功率，则可以对小于电动机功率的变频器进行选择；第五，在高温、高海拔等特殊场合当中，应放大一级对变频器的选择。
4.3 变频器节能技术
变频技术是一种结合机械设备强弱电技术的一种综合性技术，其主要包括电子计算机技术、电力技术以及电击传动技术。变频技术的工作原理是通过半导体原件将固定频率的电流信号转化成其他频率，之后再通过电力电子技术将交流电转化成为可控制利用的直流电，通过逆变器实现对电流和电压的控制调控，同时实现了对机电设备的无极调速。总之，变频技术就是通过改变电流频率来实现对电机转速的控制，从而可以有效地对电机设备进行控制。其特点就是能够使电机在改变固有频率的状态下保持平稳的运行，不至于由于电流电压的变化而出现对机电设备原件造成损害，可以实现提高工作效率和节能减排的双赢。变频器就是利用上述原理结合机械技术而制作的一项设备原件，可以应用到许多机电设备当中来实现对于整个设备的变频控制。转矩控制和矢量控制是两种主要的变频器控制的方式，目前基于人工智能技术在人体神经控制及模糊控制上也有所突破，但这类技术尚不够成熟也没有大规模具体的应用，不在本文的讨论之列。目前，变频器除了基本的调速功能外，还开发了内置通信、编程以及参数辩识等功能，极大地方便了人类的工作和生活。
4.4 变频器的散热
对于散热，变频器有着较高的要求，随着温度的不断上升，变频器的故障率也会逐渐升高，而随着温度的上升，变频器的自身寿命也会有所下降。一般来讲，变频器通常会在内部对冷却风扇进行安装，并利用垂直安装的方法来对冷却循环效果进行确保，保证空气能够从下向上进行流通。如果需要在同一控制箱当中对多台变频器进行安装，并使得不同变频器之间的相互热反应能够减少，则应该对多台变频器进行横向并列安装。而在实际的使用过程当中，工作人员还应当对变频器的冷却风扇进行定期的检查，并保证其具有一定的温度控制，如果没有温度控制系统，则应该使得冷却风扇能够与变频器进行工作联动。
5 结语
现如今，变频器的功能正在得到不断的扩展，在工业自动化控制系统当中，我们能够看到变频器得到了大量的应用，而市场当中也出现了针对不同应用的专用变频器，如何才能够更加经济安全的对变频器进行选择就变得十分的重要。而想要更好的对变频器进行使用，应根据具体的要求对变频器的功能、型号进行选择。本文在实践过程当中，通过一些注意事项的介绍对变频器的选型进行了说明，希望能够使得变频器的应用功能得到更加充分的发挥，从而使得不必要的经济损失能够减少。
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论文作者:李闯,安洋,郭清臣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/14
标签：变频器论文; 转矩论文; 功率论文; 技术论文; 电动机论文; 负载论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第27期论文;