摘要：在工业生产水平逐步提升的当下，实现生产过程的电气自动化控制，不仅能够降低人力资源的投入，减轻工作人员负担，而且有利于提升生产效率，保障企业经济效益。变频调速技术的性能较为优越，抗干扰能力强，在电气自动化控制中得到了广泛应用。其作为一种新兴技术受到电气行业的广泛欢迎，随着技术的不断优化，在节能降耗等方面发挥的作用越来越明显，是推动我国经济可持续发展的关键技术。本文将通过分析变频调速技术的基本内容，探索变频调速技术在电气自动化控制中的应用方式。
关键词：变频调速技术；电气自动化控制；应用
电力传动系统存在一定的复杂性，电动机频繁的正向与反向切换也会导致负荷增加，使其运行状态受到一定影响。应用传统电气自动化控制技术，会增加能源的消耗量，给企业生产运营带来经济压力的同时，也不利于节能减排理念的推广。变频调速技术逐渐在电气自动化控制当中得到应用，尤其是随着半导体技术水平的提升，工业生产的控制性能得到了有效提升，这是推动产业结构转型升级的重要因素。脉冲优化选择器组件、适应电动机模型组件、转矩和磁通比较器组件，是变频调速技术应用中的主要部件类型。硬件变频器结构类型的丰富性，决定了该技术具有广阔的应用前景。在电气行业中运用变频调速技术，解决了工业生产中高能耗的问题，在缓解资源能源压力的同时，促进其绿色化发展。
一、变频调速技术概述
（一）变频器工作原理
异步电动机的调压调频电源由主电路提供，电压型与电流型是变频器主电路的两种主要形式，分别负责将电压源和电流源的直流变换为交流。整流器、平波回路和逆变器，是变频器的主要组成部分。二极管的变流器可以将工频电源转换为直流电源。逆变器主要包括了电压与电流检测电路、运算电路、驱动电路和保护电路等，将直流功率功率转换为所需的交流功率。
（二）负荷匹配技术
电机功率和变频调速设备的容量、型号、实际荷载等要统一匹配，为了提升系统运行的可靠性，需要控制10%以下的裕量。
（三）抗干扰处理技术
为了防止变频调速设备受到电磁干扰的影响，应该采取一定措施对其进行抗干扰处理，主要是以硬件和软件两种方式实现。屏蔽技术、隔离技术和接地技术等，是几种常见的抗干扰处理技术。屏蔽箱中安装相关元器件、电路和设备等，能够防止磁场和电场穿过对系统造成的干扰【1】。为了提升屏蔽效果，在选择导体时可以采用镍和铁等，防止冶炼厂或者重型机械厂中交变磁场与点噪声的干扰。隔离技术的运用，通常是将隔离变压器设置于放大器连接线缆与电源之间，能够有效避免变频调速传动系统中发生干扰现象。噪声隔离变压器能够对电源隔离变压器进行隔离控制。此外，还应该对场地情况进行综合考量，防止感染源与设备、电路和装置之间的距离过近【2】。接地技术又可以分为保护接地和工作接地。系统不带电金属部分与地面导体的连接，是保护接地的主要形式，能够防止变频调速控制系统故障对人员和设备安全造成的威胁。静电累积问题得到了有效处理，是对信号干扰进行抑制的常用方法。为了对系统及测量设备精度进行控制，可以采用工作接地的方式。
二、变频器与节能
恒压频比带定子压降补偿，是基频以下异步电动机调速时的主要控制方式；恒压变频，是基频以下异步电动机调速时的主要控制方式。对于异步电动机变压变频调速控制特点的分析，需要综合上述两个方面。在当前工业电气自动化控制当中，如何实现节能降耗成了企业关心的问题，这也是推动经济可持续发展的关键环节。FFT结构的使用，促进了频域抽选FFT（DIF-FFT）算法的提出，又被称作Sande-Turky算法。为了能够满足异步电动机的制动需求，通常会将制动电路设置于通用变频器当中。为了对异步电动机同步转速进行降低，可以通过对通用变频器输出频率进行控制来实现，从而使电动机减速，此时异步电动机处于再生制动状态。
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三、变频调速技术在电气自动化控制中的应用
（一）变频调速特点分析
300mm晶圆是CycloneⅡ器件的主要材质，选用TSMC90nm、低K工艺，因此能够在降低生产成本的同时，保障其较高的运行速度。最小化硅区的使用，也能够满足复杂系统的运行需求，而且不需要过多的成本投入【3】。公共直流母线式变频器、独立式变频器和带能量回馈单元的变频器，是高性能通用变频器的几种主要类型，能够满足不同的工业生产需求。独立式变频器的应用较为广泛，能够实现在同一机壳内设置逆变单元与整流单元，能够对一台电动机进行驱动。JTAG和AS结合是其主要的配置方式，EPCS1是其配置芯片类型。串行配置芯片即Serial Configuration Device采用EPCS1，AS方式配置与JTAG方式配置，分别对应下侧与右侧10针头插口。在升降机、电梯和可逆轧机等负载受高性能通用变频器驱动时，其运行方式为四象限运行，为了能够在电网中实现电动机制动再生能量的回馈，需要实现能量回馈单元的设置。
（二）工业电气自动化控制中的应用
对于电动机基本参数的识别，主要依靠自适应电动机模型单元来实现，在此过程中需要对电动机电流和电压进行检测，并直接转矩控制自适应电动机模型单元。在实际生产过程中，闭环转速反馈适用于转速控制精度在0.5%以上的情况。对于参考值和反馈值的比较，则由转矩比较器和磁通比较器完成，其比较频率为20ms/次。转矩和磁场状态的输出，则依靠两点式滞环调节器实现。CycloneⅡEP2C5Q208C8芯片是脉冲优化选择器的关键部件，主要是对信息进行处理。插入循环前缀、星座映射、缓冲模块、FFT和D/A功能的实现，则依靠OFDM调制方式信号源的FPGA【4】。仿真验证模块功能时，则需要利用OFDM信号源。离散性较大时电解电容器容量的一个主要特点，导致承受电压会出现一定的差异性。为了降低离散性的影响，可以将均压电阻并联于电容一旁，并控制其相同的阻值。对于浪涌电流进行抑制，可以有效防止充电电流对电路造成的损坏。
（三）矿井自动化控制中的应用
多重保护机制设置于提升设备当中，能够保障系统运行的安全性与可靠性，深度指示器是系统中的关键设备之一，与保护机制的运行状态和安全性密切相关。通过启动电机，叠加处理编码器发出的脉冲，用编码器信号脉冲数进行对比，以检测深度指示器的运行状态。根据是否进入爬行区域的状况，发布紧急信号或者发出制动信号【5】。在测量提升设备运行速度和超速与过载预告中，等速区间超速保护的应用不必可少。为了对设备运行速度进行控制，需要对紧急制动设施加以合理利用，防止过载问题引发的系统瘫痪问题。在设备运行过程中，为了提升其稳定性，还需要对减速区段的低速保护加以重视。变频设备对PLC监控速度进行取样，对照设定值与实际值，当超速时会有警告发出，对于设备运行状况进行调节。此外，在当前港口带式输送机、门座起重机当中，变频调速技术的应用也越来越广泛。
结语
在当前电气自动化控制当中，变频调速技术的运用已经较为普遍，其良好的抗干扰性能和控制能力受到业内人士的广泛欢迎。不仅促进了控制质量的提升，而且实现了精简性与高精度控制，是提高生产效率的关键技术。与此同时，变频调速技术的运用，也解决了传统电气自动化控制中的高能耗问题，符合我国节能减排的要求，降低了企业的经济成本投入，为企业的长远发展注入了新的活力。
参考文献：
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[4]王宝利.变频调速技术在电气自动化控制中的运用探究[J].科技创新导报，2017，14（27）：3-4.
[5]罗洪福.浅谈变频调速技术在电气自动化控制中的应用[J].科技风，2014（07）：104.
论文作者:韩振,黄胜键,倪玉远
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：技术论文; 变频调速论文; 自动化控制论文; 电气论文; 变频器论文; 电动机论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第3期论文;