摘要：工业电气自动化控制设备中使用的大多数的功耗比较大，也更消耗材料，以数控机床为例，相关人员，以便有效地解决问题，往往是电源频率的方法，尽管这种方法有一定效果，但由于它的缺点是明显的，所以不提倡使用，通过学习，相关人员在数控机床中采用变频调速技术，其效果非常好，不仅避免了工频技术的缺点，而且提高了操作效率和质量。
关键词：变频调速技术；工业；电气自动化；控制；应用
变频调速技术虽然历史不长，但其发展速度非常快，特别是近年来，变频调速技术被广泛应用于电气自动化控制领域。该技术的应用使大多数电气自动控制机械装置达到节能减排的目的。以数控机床为例，该技术的使用简化了数控机床的结构，从而减少了金属材料的使用。
一、变频调速技术概述
1.变频调速技术的产生及发展。变频调速技术是随着技术研究的深入和实际工作的需要而产生的，最早出现在上个世纪80年代，自该技术产生以来，在工业领域得到应用，并且其应用范围不断扩大，其性能也得到不断的提升，对整个工业生产领域产生重要影响。
2.变频调速技术的主要组成部件。变频调速技术的组成部件主要包括以下几个部分，每个部分发挥应有的功能，对工业生产产生着重要作用。（1）自适应电动机模型单元。该单元是不可缺少的重要组成部件，在具体应用过程中，它的主要作用是检测输入电动机的电压和电流，以达到识别电动机基本参数的目的。就该电动机模型来说，它具有着重要的作用，是进行转矩直接控制的关键单元。工业领域应用变频调速技术时，通常情况下当转速控制精度大于0.5%时，可运用闭环转速进行反馈，从而达到应用的目的。（2）脉冲优化选择器。具体应用时可选用CycloneIIEP2C5Q 208C8芯片处理信息，选择完成之后，设计O FD M调制方式的信号源，并编写5个模块组成的电路，分别实现不同的功能，主要包括星座映射、FFT、插入循环前缀、缓冲模块、D/A功能。为了验证这些模块的功能，通过OFDM信号源进行仿真验证。当上述工作完成之后，接下来进行最后一项任务，设计完成OFDM信号源，具体工作包括软件仿真和FPG A硬件验证。需要注意的是，电解电容器的容量具有很强的离散性，可能会导致他们承受的电压出现不相等的情况出现，对整个系统的正常运行带来不利影响，要采取措施对此进行改进和优化，从而达到消除离散性影响的目的。常用的处理办法是：在电容旁各并联一个阻值相等的均压电阻。除此之外，为防止整流电路出现被烧毁的情况，在电路当中，还增加了抑制浪涌电流的措施，以确保整个电路运行的安全和可靠。（3）转矩和磁通比较器。这两类比较器的作用是将反馈值与参考值分别进行对比，并且每20m s比较一次。比较完成后，通过滞环调节器输出转矩或者磁场状态，从而能够及时掌握转矩状态和磁场状态，为采取相应的措施提供依据。
3.变频调速技术的特征。变频调速技术是为了满足工业生产的需要，并且通过多年的研发而成，因而具有自身显著的特征，对整个工业领域的运行发展有着重要意义。变频调速器所有的CycloneII器件都运用300m m晶圆，制造的时候采用TSM C90nm、低K工艺，从而不仅制造速度快，还能够达到节约成本，降低造价的目的。该技术在设计的时候，还使用了最小化的硅区，在支持复杂的数字系统当中，只需要使用一个芯片即可。这样既能够满足使用要求，还可以降低成本，其成本仅相当于使用一个专用集成电路的成本。对高性能通用变频器来说，它的主要目的是为了满足不同工程的需要，其中，硬件结构主要包括：独立式变频器、公共直流母线式变频器、带能量回馈单元变频器。而在独立式变频器中，能够将整流单元和逆变单元放在一个机壳内，该技术在具体应用中较为广泛，并且效果良好。
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二、变频调速技术特点
变频调速技术以交流电动技术为依托，对直流电动机应用缺陷进行弥补。因变频调速控制系统结构简单，设置过程简便、安全，灵活运用变频技术，有助于增强电气设备强度，使之更加可靠、耐用，提高数据动态频率。该技术使以往220V电压工作模式发生明显改变，即使电压不足220V，仍然能够正常工作，节省电力。这一技术背景下，选择交—直—交系统控制装置或者交—交系统控制装置均可。节约电能的同时，还能够使该系统工作效率得到明显提高。
三、变频调速技术原理
变频技术相对比较复杂，依托磁极对数、电机转速、电源等各设备间的关系，对其进行定义。处于工作状态下的电动机，依托程序编写，对其转速、电源等各指标进行控制，使工作频率发生改变，科学控制电机转速。其中，变频调速技术主要构成元素有自适应电机模型、脉冲优化选择器、比较器。其中，自适应电机模型作用在于控制电动机工作电压、电流等，通过这种方式，对电机工作性质加以识别，对电机转速进行控制。脉冲优化选择器则是在电机工作范围已知时，把相关工作信号确定下来，并在工作状态下，适当缓冲脉冲信号，确保各功能模块保持正常工作。比较器模型则把转矩与磁通功能数值和常规工作状态进行比较。通常情况下，单次比较频率以20s为宜，依据结果，对调节器输出、磁场转变等相关情况进行准确判断，确保电气设备达到良好的变频调速效果。
四、变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的应用
1.应用案例。在这个案例中应用该技术的主要目的就是为了完成节能改造，因为数控机床传统的技术需要耗费很多的电能，无论是对企业，还是数控机床自身都是一种损失，为了减少这种损失，提高企业的整体经济效益，数控机床人员经常使用的方式是工频运行，虽然这种方式有一定效果，但是其劣势也比较明显，比如齿轮主轴速度可供选择的范围过大，这样就不能对其进行精细控制，特别是恒线速度，再加之，在使用该技术的过程中，也不能完全保证机械从始至终都能够安全稳定的运行，因此要时时对机械设备进行维修，尤其是离合器；另外虽然使用的主轴属于直流型，这种类型的注重最大的优势就是可以进行无级调速，但是却为后期维护工作带来了问题，而且在运行的过程中，主轴的最高转速，根本不能达到，所以其总体效果并不好。因此相关人员决定使用变频调速技术，希望能够取得预期的效果，达到降低电能损耗的目标，进而减少企业成本支出。决定使用该技术之后，数控机床人员经过商讨确定了使用方案。
2.应用效果。使用该技术不仅避免了使用工频技术的劣势，还提高了机械工作的速度，另外机械消耗的能源也有明显的下降，减少了企业成本的支出，其使用效果非常好。变频调速技术主要针对数控机床的结构、功能等多方面，所以效果比较好。因为使用该技术，数控机床自身的结构得到了优化，所以能够节省大量的金属材料，再加之，使用该技术之后，机械操作与原来相比比较简单，这就降低了机械损耗的程度，也减少了机械维修的次数；而且使用该技术之后，数控机床控制范围有所扩展，无论是控制精度，还是控制效率都得到了有效的提高，最关键的是，该技术的使用提高了数控机床加工质量，其生产效率与传统的方法相比，有所提高，这对企业，甚至是整个数控机床行业来说，都有积极的意义。
总之，变频调速技术是一种新的技术，具有多方面的优势，满足了电气自动化控制的需要，其应用效果良好。因此，今后在工业电气自动化控制中值得推广和运用，以取得更好的节能效果，提高工业生产效益。
参考文献：
[1]张玉华.变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的运行.2018.
[2]李仁勇.浅谈变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的应用探析.2018.
论文作者:李萌
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/29
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