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摘要：随着社会经济的发展，工业生产中采用先进的技术能够提高工作效率，降低能源消耗，变频调速技术是为实现电动机调速节能而出现的技术，当前已经广泛使用在大功率动力设备自动控制中， 并取得很好的变频节能效果。本文论述变频调速技术原理及特点，深入探讨该技术在工业电气自动化控制的应用，便于后续各项工作开展和实施。
关键词：电气自动化；变频调速
1 引言
以往工业电气控制系统成本消耗大，人力物力资源浪费严重，还会对环境产生干扰。自半导体技术发展以来，变频调速技术应用范围不断扩大，无论在工业生产，还是家用电器方面均得到了普及。依据工业电气自动化控制特点、内容、要求等，对该技术进行灵活运用，提高工业生产效率，实现工业电气自动化控制工作目标。
2 变频调速技术概述
早在20世纪80年代，变频调速技术就已被发明，其应用能加快工业的生产效率，给工厂带来更高收益[1]。变频调速技术的组成部分包括自自适应电动机模型单元、脉冲优化选择器，及转矩和磁通比较器等，自适应电动机模型单元是不可缺少的部分，主要起到检测电压和电流的效果，是转矩直接控制的关键单元；脉冲优化选择器采用Sycbne芯片处理信息，编制不同的电路，实现不同的功能； 转矩和磁通比较器对比分析反馈值和参考值，及时掌握转转矩状态和磁场状态。通用变频器的制动电路是为异步电动机而设计，满足异步电动机的控制需求，可采用逐渐减小频率的方式以达到减速目的。大中型的通用变频器主要是为了实现节能目的，采用制动电路，将异步电动机回馈能量消耗掉。
3 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[2]。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。
4变频调速技术在工业电气自动化技术中的应用
4.1 变频调速的原理
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。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。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。
异步电动机转速公式为[3]：
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f代表电源频率；p为极对数；n代表转差率；s代表转差率。
从这个公式中可以看到，在s变化不大的影响下，n与f呈现正比例关系，改变电源频率f就能达到调节电动机转速的效果。
4.2 变频调速技术在中央空调系统中的应用
制药企业实际生产中，中央空调系统耗费大量的功率。设计方面，冷却水泵电机功率按最大换热量计，但开机数目严重不足，实际负荷远远小于电机容量。冷冻水泵的作用是将冷冻水送往各组合式空调器的表冷单元热交换后送至各送风口，达到降温目的，但目前冷冻水泵做了很多的无用功，同时水泵存在频繁开启的问题[4]。针对以上问题，拟采用变频调速技术改进中央空调系统达到变频节能目的。可采用以压差为主的控制方式考虑到了负荷的因素，以温差为主的控制方式，无需在各支路增加电动和调节阀，保证系统的安全性，改造费用低、施工难度小、维护保养非常方便，因此在改造中采用以温度控制为主，保持原有的中央空调系统，增加热泵机组、热交换器以及热水罐等设备，形成完整的自动化控制体系。
冷冻水泵的变频在设计中采用两个温度传感器和变频器组成控制系统，控制冷冻水的出水温度和回水温度。冷冻水泵电动器采用软启动方式，设定频率为45Hz，冷温水系统最低运行频率设定为30Hz，控制温差，温差相差超过5℃时，能直接切换频率，保证供回水温度接近最优值。
冷却塔风机控制中，设定最高频率值为45Hz，运行30min后根据冷却水进出口温度相应的调节风机转速，保证冷却水进水温度与设定值接近，冷却塔风机出水温度、进水温度分别设定为32℃、37℃，出水温度下降达到28℃以下时，风机自动停止运行，温度升高到32℃以上自行开启风机。
为保证冷却塔风机、制冷机的安全等，把变频器的最低工作频率设定为30Hz，最低控制电压控制在6V，最高工作频率设定为45Hz。经使用能够极大地节省无效能量，实现自动化控制。
4.3 变频调速技术在等速区间超速控制保护
电机拉动设备应用普遍，在等速区间运行，需要借助变频调速技术实施保护。其优势在于能够对电机拉动设备过载、超速情况实施预警，以此对机器设备能否控制提升设备运行速度进行监控。通常情况下，电机拉动设备常规工作速率在设备运行15%以下。若超过该数值，变频系统设备运行速度会明显下降，隔开系统安全回路，以紧急制动设备为载体，对系统设备运行速度加以控制，对电机拉动设备过载行为实施预警。严格控制设备运行速度，使之在10%内，常规运行速度下，系统保持正常、稳定工作。通过这种方式，对区间超速、过载行为进行有效控制。
4.4 变频调速技术在减速区段低速控制保护
变频调速技术应用中，减速区间控制也非常关键，能够使设备稳定控制得到明显提升。倘若系统减速至设备限定位置，需要立刻采取相关控制保护措施[5]。同步使用变频设备和PLC设备，将二者结合起来，对速度实施监控，完成取样工作。还要多次核对数据值、安全设定值这两项指标，确保在减速区段系统不会出现问题、漏洞。若速度超出这个范围，向系统中心发出安全警告，继而对设备运行过程进行实时控制，确保达到良好的系统减速控制调节效果。
5 注意的问题
变频调速技术虽然得到广泛的使用，但是在使用中需要注意以下问题：
（1）变频器的安装中，需要注意安装的环境的湿度，保证环境无水侵蚀，无腐蚀性气体，保证变频器能够容易移动。
（2）变频调速技术的应用中需要注意电磁干扰问题。在使用中需要安装噪声过滤器，避免噪声的干扰。
（3）日常的使用维护中，需加强相关人员的管理，对维修人员进行系统培训。
参 考 文 献
[1] 田彪.变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用分
析[J].科技展望,2015(32):82.
[2] 关剑.变频调速在工业电气自动化控制中的运行思路探究[J]. 智能建筑与智慧城市, 2017(08):69-70.
[3] 李仕菊.变频调速技术在工业电气自动化控制中的运用探究[J].科技创新与应用, 2017(04):144.
[4] 杨渭建.变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的应用探析[J].科技风, 2014,(5).
[5] 张乐.论工业电气自动化控制中变频调速技术的应用[J].科技展望, 2015(27):100.
作者简介：
张潇（1988.11—），男，研究方向：电气自动化。
论文作者:张潇
论文发表刊物:《中国电业》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/5
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