摘要：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。本文对变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的应用进行了分析和探讨。
关键词：变频调速，电气自动化控制，应用
1.变频器与节能
异步电动机在基频以下调速时，通常采用恒压频比带定子压降补偿的控制方式；基频以上调速，则通常采用恒压变频的控制方式。把以上两种情况结合起来，可得到异步电动机变压变频调速控制特性。与DIT算法相对应，根据对称原理，如果在时域把x（n）分解成前后两组，那么在频域就会使X（k）形成奇偶抽选分组，据此形成了另一种普遍采用的FFT结构，称为频域抽选FFT（DIF-FFT）算法，由于它是由桑德（Sande）和图基（Turky）首先提出的，所以通常也称为Sande-Turky算法。 通用变频器中的制动电路是为了满足异步电动机制动的需要而设置的。在变频器调速系统中，为了使异步电动机减速和停机，可以采用逐渐减小通用变频器输出频率的方法降低异步电动机的同步转速，从而达到使电动机减速的目的，在异步电动机减速过程中，由于同步转速低于异步电动机的实际转速，转子电流的相位将相反，使异步电动机中产生制动转矩，即处于再生制动状态。对于大、中容量的通用变频器来说为了节约能源，・般采用电源再生单元将上述能量回馈给供电电源。而对于小容量通用变频器来说，则通常采用制动电路，将异步电动机回馈回来的能量在制动电路上消耗掉。
2.变频主驱动调速系统的性能及设计
变压变频（VVVF）主驱动调速系统的主要性能与特点如下：
（1）变频调速使电梯的启动加速和制动减速过程非常平稳、舒适。电梯按距离制动， 直接停靠，平层准确度可保持在±5mm之内。
（2）由于驱动系统不仅可以工作在电动状态（即工作在第Ⅰ、Ⅲ象限），也可以工作在再生发电状态（即工作在第Ⅱ、Ⅳ象限），因此可以说这种、VVVF的主驱动调速系统可工作在“四个象限”内。这样使得系统的电能消耗进一步降低。再加上驱动系统完全用电力半导体器件，而使驱动系统工作在高效率状态。总之，VVVF系统是高效率、低损耗的电梯驱动系统。
（3）控制系统全部使用半导体集成器件或大规模集成电路、微机系统及大功率、高导通频率的驱动模块，不但缩小体积、降低噪声，而且系统工作十分可靠。
（4）VVVF系统维持了磁通与转矩恒定的静态稳定关系，尤其是脉宽调制技术和矢量控制技术发明和应用以来，WVF调速系统的性能得到极大地改善，甚至完全赶上或超过了直流调速系统。
3.变频调速技术在电气自动化控制中的应用
3.1.变频调速的特点
所有的Cyclone II 器件都采用300mm晶圆，并且基于TSMC 90nm、低K工艺制造，确保其高速及低成本。由于使用了最小化的硅区，Cyclone II系列设备可以仅用一个芯片来支持复杂的数字系统，而其成本仅相当于一个专用集成电路。高性能通用变频器是为了满足不同的工程需要，有几种硬件结构：独立式变频器、公共直流母线式变频器和带能量回馈单元的变频器。独立式变频器是将整流单元和逆变单元放置在一个机壳内，是目前应用最多的变频器，一般只驱动一台电动机，用于一般的工业负载。采用的配置方式是JTAG与AS相结合的配置方法，所以配置电路必须既满足AS配置方式也满足JTAG方式。其中配置芯片采用EPCS1。根据上文的配置式的具体连接方式和各引脚特性。其中串行配置芯片（Serial Configuration Device）采用EPCS1，右侧的10针头插口用于JTAG方式的配置，下侧的用于AS方式的配置。高性能通用变频器驱动电梯、升降机、可逆轧机等负载时，都要求四象限运行，所以必须配置能量回馈单元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆能量回馈单元的功能是将电动机制动时产生的再生能量回馈给电网。
3.2.变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用
（1）自适应电动机模型单元。自适应电动机模型单元的作用是通过检测输入电动机的电压和电流来自动识别电动机的基本参数。该电动机模型是直接转矩控制的关键单元。对于大多数工业应用场合，如果转速控制精度大于0.5%可用闭环转速反馈。（3）转矩比较器和磁通比较器。这类比较器的作用是将反馈值分别与其参考值每20ms比较一次，通过用两点式滞环调节器来输出转矩或磁场的状态。（4）脉冲优化选择器。选用Cyclone II EP2C5Q208C8芯片处理信息，然后设计OFDM 调制方式的信号源的FPGA实现，编写了由 5个模块组成了电路，主要实现了星座映射、FFT、插入循环前缀、缓冲模块和D＼A的功能，设计了OFDM 信号源，对各个模块的功能进行仿真验证。最后完成了OFDM信号源，包括软件仿真和FPGA 硬件验证。因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们承受的电压不等，因此，在电容旁各并联一个阻值相等的均压电阻来消除离散性的影响。为了避免在电源接通瞬间流经电容器的充电电流（浪涌电流）过人而烧坏整流电路及造成其他影响，存电路中还加了抑制浪涌电流的措施。
4.变频调速在矿井自动化控制中的运行
4.1 深度指示器的保护失效
矿井提升机在运作的过程中其包含的多重保护是以提升机的运作行程作为主要依据的，深度指示器起着至关重要的作用，一旦它失效会导致多种保护随之失效，所以，对深度指示器在设计的时候，一定要设计失效保护。
4.2 等速段超速进行保护
等速段超速度保护在提升的系统中是速度检测机构对提升机速度进行测量的依据，当提升机的速度超出额定 15% 的速度时，继电器的动作慢于安全回路的速度，则会将安全回路断开，并实施紧急的制动措施。由于在等速段内提升机有着较高的运行速度，在进行紧急制动实施时，会产生冲击危害，所以等速段保护在设定的时候，应该分两个阶段：当速度超过额定运作速度的 10%，系统需要发出声光报警信号，提醒司机实施制动措施；当速递恢复正常运作速递时，系统自动解除报警讯号，恢复正常工作。这样的保护设定，可以将紧急制动造成的伤害降到最低。
4.3 减速段超速进行保护
减速段在提升机整体的运行过程中是最重要的阶段，同时，在减速点之后也是提升机事故的多发点。从减速点开始就是提升机能否安全的到达所指定的停车位置的关键时期，按照规定在减速点进行减速是极其重要的。PLC 将对提升容器的运行速度不断的进行采样，并将所采集的速度同规定的速度进行差值对比，一旦采集的速度超过规定的速度，PCC 控制系统就会自动的发出警报，并对提升机实施安全制动措施。
总结：
变频调速是每个厂家设备的改造与产品的生产都会需要的新产品、新技术，有了变频调速就可以改造系统进一步节能降耗。在今后的变频器设计上还需要对其不断的完善与优化，更好的提升它本身的性能，来发挥着显著的节能效果，并达到改善工艺条件的目的。
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论文作者:赵利华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/15
标签：变频器论文; 系统论文; 变频调速论文; 速度论文; 电动机论文; 转矩论文; 提升机论文; 《基层建设》2019年第18期论文;