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摘要：科技的进步在很大程度上提升了工业生产的自动化水平，使其中的电气自动化得到了快速的发展，在电气自动化方面，变频器的应用十分广泛，它是变频调速系统的重要组成部分，对于电力传动技术而言，它是一个发展的主要方向，也因此，人们对于变频器在自动化控制当中使用的可靠性和安全性非常的重视，本文围绕工业电气自动化控制当中的变频器应用进行讨论，了解变频器的运行原理，对变频器在实际的工业电气自动化控制中的具体应用以及未来的发展形式加以探讨，希望可以有效提升工业领域对变频器的应用水平。
关键词：变频器；工业电气；自动化控制；应用
在工业生产方面，将变频器应用在电气的自动化控制当中，能够通过设置调速装置，提升工业设备的自动化水平，通过变频调节的方法，对电流的大小进行实时的调节，实现设备的自动化调速，使电气系统当中的各项内容得到全面的监控，包括电机、电路以及电源系统等，在工业生产当中，使用变频器进行电气自动化控制，能够有效提升控制系统的工作效率，因此，针对变频器的有效应用进行深入的研究，对于工业领域电气自动化技术的发展具有很大的推动作用。
一、浅析变频器的运行原理
变频器能够对50Hz或60Hz的工频电源进行转换，将其转化为交流电源，并富有多种频率，以此来满足电机运行过程中的变速调节需求，其中的主电路的有效控制是由控制电路来完成的，而对于异步电机来说，主电路是转换调频调压电源的关键内容，具体可以将变频器中的主电路分成两种类型，分别是电压型和电流型，其中电压型主要是将直流的电压源向交流的形式转换，电容则是直流回路当中的滤波；而电流型主要是将直流的的电流源向交流形式转变的变频器，直流回路当中的滤波则是由电感来充当；变频器的构成主要可以分成三个部分：第一，整流器，主要负责将工频电源向直流功率进行转换，这种变流器在二极管当中的应用非常广泛，它将工频电源向直流电源转变，同时还可以对晶体管变流器进行组合，形成可逆变型的变流器，正是因为其具有可逆性的功能，所以可以实现再生性的运转；第二，平波回路，能够对逆变器以及电流器运行过程中出现的电压脉动加以吸收，同时，逆变器运行过程中形成的脉动电流也会使直流电压发生改变，为了对电压波动进行有效的抑制，对电容和电感加以使用，用于脉动电流或电压的吸收，如果装置的容量比较小，而主电路和电源器件当中有余量，可以将电感省去，直接对平波回路加以使用；第三，逆变器，能够将直流功率向交流功率转变，与整流器的功能相反，逆变器的主要功能就是对直流功率进行转变，将其变为电气运行所需的交流功率，可以通过对开关装置的开启和关闭实现交流的输出。除此之外，如果应用的变频器需要进行大量的运算，例如矢量控制变频器，还需要相应的电极以及转矩计算CPU对其运行加以辅助。图1为某工业电气自动化变频器控制柜。
图1
二、变频调速的主要特点
变频器在电动机需要调速的时候较为适用，它的输出能够使电压发生改变的同时对其频率加以改变，变频器能够对所有软件加以启动，同时还能实现其他装置的启动控制，而且与其他类型的电动机启动装置相比，其在启动特性方面的优势非常明显，所以，完全可以使用变频器对电动机进行启动控制，以下是变频器的主要特点。
第一，具有较大的启动转矩且功率因素较高；对于电动机来说，其工作频率和功率因数之间具有非常密切的关系，可以通过变频器从低频率开始对电动机进行控制，并且在进行启动比较接近额定电流的情况下，其输出转矩能够始终与额定转矩相近并保证功率因素相对较高。
第二，如果在启动过程中使用空载、轻载、减载或卸载等措施，那么与电动机相比，变频器的容量相对较小。
第三，启动电流相对较小，对于电动机的拖动系统而言，其启动时间较长是可以被允许的，因为在进行启动的时间当中，电动机的电流可以比它的额定电流小，所以，不管是电动机还是变频器或其他元器件都不会出现超常发热的现象，由于用于启动的电流不高，所以在所有启动模式当中，这种启动模式对于配电容量的需求是最小的。
第四，对电动机采用变频器进行控制，能够使其静态性能以及动态性能得到良好的保证，因为变频器本身就是在电动机当中应用的调速装置，所以，对电动机的转动速度进行控制是变频器最基本的功能，在对电动机进行启动的过程中可以对其进行任意的控制，从理论的角度来讲，通过变频器可以对电动机的启动速度曲线进行随意的设置，而这种优势是其他启动模式无法比拟的。
第五，使用变频器启动多台电动机时，即便这些电动机之间在容量上存在较大的差异，也不会对其气动性能造成影响。
三、工业电气自动化控制中变频器的具体应用
变频器从本质上来说就是对变频调速技术的一种应用，而变频调速技术早在20世纪就已经得到了很好的发展，这与一些技术的突破具有非常密切的关系，包括直接转矩控制、电机矢量控制、全数字化控制以及自整定技术等。
对于自适应类型的电动机模型来说，它的主要作用即是通过对电动机输入的电流及电压进行检测，从而对电动机的各项基础参数加以识别，并且在很多工业生产当中，变频调速技术的应用能够有效提升电机系统运行控制的精确性，还能够根据工业电机运行的具体情况对开环和闭环的转速进行选择，并完成转矩的比较，而这种比较器主要是将参数考值和反馈值进行对比，结合滞环调节器对磁场或转矩的输出状态，在相关的选择器当中对芯片加以选用对信息进行处理，然后参考OFDM调制方式当中的信号编码设计对模块电路进行编写，并通过仿真实验的方式对各模块的功能加以验证，与此同时，由于电解电容器在容量方面的离散性较大，会使他们承受差异性的电压，所以，将电阻值相同的均压电阻并联在电容旁可以将离散性所产生的影响直接消除，为了防止接通电源的瞬间在电容器当中产生过大的浪涌电流，将整流电路烧坏或产生一系列的不利影响，还需要将浪涌电流的抑制装置设置在电路当中。
（一）开环运行
变频调速的机械性能相对较硬，本身转差不大，如果在调速指标方面没有太高的要求，可以对开环的运行方式加以应用，尽量对系统的机构进行简化，性能和技术较为先进的变频器还具有转差补偿的功能，而且该功能可以通过对负载电流的检测对转矩进行计算，并结合电机以及转矩计算的参数将不同情况下的电机转差计算出来，对校正输出功率进行补偿，从而实现负载波动的补偿使速度发生改变，只要对补偿量进行合理的选择，在开环系统方面的特性就可以与直线接近，而转差补偿控制则是结合电压电流等参数进行运算以后得到的，所以与闭环系统相比，在动态响应方面具有更快的响应速度，主要是因为在电气传动系统当中，机械的速度环节要比电流环节的时间常数大很多，在应用变频器对电气进行自动化控制的过程中，尽量不要在变频器的面板当中对电机的转速进行直接的控制，避免变频器当中的参数出现误动。
（二）闭环运行
如果在控制精度方面具有较高的要求，变频器可以和控制仪表相结合组成闭环控制系统，闭环系统可以对电机的转速进行反馈，当然也可以是其他的物理量，例如温度、张力、液位以及压力等，在对给定信号以及反馈信号进行对比以后，其差值可以用于调节器的输入，而变频器设定频率的信号主要是使用调节器输出来完成的，以变频器为主形成的闭环变频系统，只需要对单环结构加以应用，完全可以使用变频器对控制系统当中的电流环加以取代，在控制系统当中变频器只是一个单元，但闭环确是它的内部控制，通过对变频器的加速和减速时间进行合理的设置，并使用过电流防失速模式进行电流的限幅和切换功能，可以将变频器的作用充分的发挥出来，比较先进的变频器本身还具有限定转矩的功能，在对该功能进行使用以后，即便加速或减速时间选择不正确，变频器也会自动对其进行调整，并对转矩的限定水平加以保持，与双环系统相比单环系统在设计和调试方面更为简单，比较常用的是P1调节器，它不但可以将稳态误差消除使其精度得到提升，又能产生较快的动态响应，使电气自动化的需求得到满足。
四、工业电气自动化控制中变频器的发展形式
在工业领域应用变频器对电气进行自动化控制，使工业企业的生产活动获得了良好的节能效果，在确保产品质量的基础上，实现了生产成本的有效降低，除此之外，在使用变频器的过程中，还应该与工业企业的生产实际相结合，对其作用和功能进行不断的创新和完善，使变频器能够在电气自动化方面的价值得到进一步的发挥，以此来对工业领域的生产条件进行改善，有效提升工业生产的便利性，推动工业的现代化发展。
结语
综上所述，变频器具有节能降耗的作用，将其应有在工业领域的电气自动化控制当中，能够有效提升工业生产的自动化水平，使工业生产活动的效率得到巨大提升，从而达到减少人力劳动，节约生产成本的作用。因此，相关人员应该对其进行深入的研究，推动变频器的创新发展，使其使用功能得到不断的强化，从而推动工业电气的现代化发展。
参考文献:
[1]赵想世.变频器在工业自动化控制系统应用中的注意事项及其基本选型[J].电气传动自动化,2012,33(6):17-19.
[2]彭权.浅谈变频器在现代工业生产中的应用与维护[J].河北企业,2017,3(2):156-157.
[3]鞠京军.大中型企业用PLC、变频器实现电气自动化控制的构想[J].科协论坛（下半月）,2012,6(3):31-33.
[4]孙玮.试述变频调速技术在电气自动化控制中的应用[J].建筑工程技术与设计,2015,7(11):1549.
[5]孙喜亮.变频器自锁控制在工业现场中的应用[J].工业控制计算机,2012,24(11):117,119.
[6]吴志刚.电气自动化在电力系统中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,6(36).
[7]王强.工厂自动化控制的几点分析[J].科技信息,2013,9(17):111.
[8]张建辉.工厂自动化控制要点分析[J].军民两用技术与产品,2015,3(14):118.
论文作者:唐庆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：变频器论文; 电动机论文; 电流论文; 转矩论文; 自动化控制论文; 电气论文; 工业论文; 《电力设备》2017年第35期论文;