摘要：变频调控技术是电厂热工控制的核心技术，热工控制系统在现代电厂建设与经营中的重要作用，必须要合理分析控制系统中的差模及共模干扰信号，以提高热工控制系统的抗干扰能力，变频调控与传统的调控技术相比，具有经济、高效和节能等优势，因此应用广泛，从而保证电厂的高效运行与安全生产，最终提高电厂的经济效益。
关键词：电厂；变频调速控制技术；自动化；热工控制；电力系统；电力机组
前言
电厂热工控制中成为一种必然。尤其是在当今能源消耗大且环境破坏严重的社会，通过这一技术，使得送风机、给水泵等结构得到改善，确保了系统运行的稳定性与安全性。给水泵、凝结泵、送风机、循环水泵、引风机等设备共同组成了电厂热工控制系统，确保了机组的运行稳定。但与此同时，这些设备也成为主要耗费对象。当发电量增加时，电厂增加了发电机组的容量，辅机的能耗也随之增大，不可调节和反应慢等特点就体现出来。高压变频调速的主要作用就是通过对热工系统中设备的调整来降低其能耗，提高其反应速度，并且减少能源流失。
1 变频器的特征及发展
1.1 变频器的特征
变频器是变速调控技术的核心，变频器具有如下特点：利用变频技术将电源转化为不同频率的交流电源，可对发电厂热工控制系统的给水泵、送风机等系统进行调节。变频器分为高压变频器和低压变频器。其中低压变频输出电压为380～650V、工作频率为0～400Hz，输出功率为0.75～400kW。其主电路由整流和逆变构成，该变频器采取拓扑结构使得其技术稳定；硬度大、成本支出低。同时可以满足一般传动在平滑调速方面的需求，由于低压变频与高压变频相比，采用的力矩较低，应用较为广泛。
1.2 变频调速技术的发展
变频调速技术是一项综合技术，与电工、电子、信息技术之间有着密切的关系。随着数控技术、电子信息技术的快速发展，变频调速技术也随之而进步。实践证明了变频调速的积极性，采用交流电，提高了性能，并且耗能少，满足现代社会的经济化要求，已经获得企业和社会的普遍认可。其应用和推广具有可行性，也说明未来电气流动发展将处于主流地位。同时电力企业增强了对这项技术的重视，并建立了完善的使用体系，使变频调速技术成为企业的专有项目之一，有效地提高了控制性能及产品质量。20世纪20年代，是电子变频技术在我国首次出现的年代，60年代逐渐转向实用性。电力电器的发展是电子变频技术的促进因素，而石油危机则是其制约因素。随后的石油危机造成了经济下滑，环境破坏严重等问题，在这一背景下，电力企业的变频调速技术更重视节能性和高效性，并对高效率变频进行分析，以促进这项技术的发展及其在电厂热工控制中的作用。
2 变频调速控制技术的先进性
2.1 经济性较高
变频调速技术适合于负荷过大的机组，具有较高的经济性，能够节约大量的电能。当然也要注意负荷变化的情况，如果较小，那么节电效果并不理想，这是由于变频调速也是一个复杂的耗电过程，如果机组的负荷不大，那么反而会造成电能浪费而不是节约，因此在变频调速技术应用前要判断其使用范围。
2.2 调速特征良好
变频调速的精度得到提高，且运行安全系数更高。同时，变频调速采用大转矩来实现强有力的调速行为，目前变频调速是电力企业应用最为广泛的节能行为。其范围可现实0%～100%连续可调、频率输出为0～120Hz、频率精度为±0.5%、加/减速时间为0.1～3200s，要根据电动机负载的现状而设定。当然，在调节过程中，要适当控制转速的调节范围，通常在70%～100%之间为最佳。一
2.3 节能效果好
变频调速可节省大量的电能。其省电过程可通过三点来实现：其一，软启动。一般情况下，交流电动机以电动机额定电流的7倍启动，而变频调速采用软启动，其启动电流远低于交流电动机的额定电流；其二，节约设计冗余。在传统的设计中，由于要考虑意外情况，以此要设计预留冗余，但多数状况下冗余剩余较多，造成资源浪费，而变频调速则可以节约该冗余；其三，能够调速节电。由于其功率因数较高，大多处于0.95以上，节约无功，进而降低变压器负担。
3 变频设施的整体需求及其在电动执行中的问题
3.1 变频设施容量的选择
由于变频调速设施回路可靠性较低，因此在设计时，其可操控性就成为主要考察的问题。与此同时，变频容量的选择要在规定的范围之下进行，即使在恶劣的环境中，变频设施也很少受到环境的影响，并且要针对其影响因素对周边范围内容污染物去除。变频设施的容量选择要综合评价，实现利益的最大化。
3.2 变频设施安装后对机电保护方案及整定的影响
电动执行过程中，同样需要关注一些问题：其一，要确保工频回路的正常运行。尤其是在变频回路出现问题时，回路内要安装缓冲设置，启动电流会降至额定电流，这一过程会降低冲击，延长启动时间；其二，强化变频器抗干扰能力。可通过金属管的使用来断开变频器与外界之间的联系，并且变频设施要具有一定的自我保护能力，对短路的设施及时进行变频设施的软切断，既提高了功能，又使继电器保护功能得以简化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电动执行机构在我国电厂中应用广泛，电动执行使用普通的220V AC工作电源，电机快速运转。在以往的电动执行中，为了提高精度，常使用质量大的变速箱，但也导致电机转速的降低。达到额定电流的时间缩短，同时为了防止惯性对转子急停的影响，要安装机械刹车装置。
在电厂的给水系统、燃烧系统及其他辅机的控制系统中，多为DDZ系列的电动执行器。近年来，随着发电厂的改组，原本开环控制已经不能适应执行需求，闭环执行电脑方式开始使用。并且DDZ型电动执行器在改组过程中的缺陷逐渐呈现出来，这就使得变频吸引无法正常工作。为此，电厂多选择半开、半关的方式来控制继电器的正反转，但受到继电器的不可调输出脉冲的影响，容易出现过调而导致控制系统振荡。在长期的控制中，还容易造成制动器刹车盘磨损严重，从而影响工作效率。总之，电动执行器在对系统控制过程中，容易出现故障，维修过程需要大量的资金，执行器的生产在我国技术不完善，而进口设备的价格又过高，这样影响企业经济效益的获得，并且不符合当下社会环保意识。
4 变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用研究
4.1 自适应电机模型模块的应用
自适应电动机模型单元在变频系统中扮演着重要角色，该模块已广泛应用于工业生产中，主要功能有对电机的输入电流和输入电压进行检测，使得电机参数满足输入电源的要求。而且，电机的转矩可以用自适应电动机模型单元直接控制，该模块在进行直接控制转矩的同时，还实现了对所控制电机的调速功能。通常情况下，在工业电气自动化系统中，对于转速的控制，变频调速技术的要求其精度应大于0.5%，当精度超过0.5%时，为了控制电机转速，应该使用闭环反馈的回路进行反馈控制，从而控制电机的转速。
4.2 脉冲优化选择器的应用机制
在设计的具体过程中，应选择合适的控制芯片，选择完成之后，设定对应（OFDM）信号源，然后对电路模块进行编写以实现主要的功能，里面有FFT、星座映射、插入循环前缀、缓冲模块以及数模（D/A）转换功能。不同的模块有不同的功能，在对（OFDM）的信号源进行仿真试验时，一定要先完成上述工作再完成信号源（OFDM），实际的工作前要进行仿真试验，试验目的是为了保证上述工作可靠稳定。由于整流电路在应用中经常出现烧毁现象，另外为了防止该现象发生，应采取抑制措施，抑制电路中浪涌电流，在上述工作完成后，整个电路就可以安全运行，且稳定可靠。
4.3 转矩与磁通比较器的作用与研究
转矩与磁通比较器的主要作用是将反馈信号与参考信号进行周期性对比，并在此之后通过滞环调节器将转矩或者磁场状态输出，输出的信号中可以分析得到�D矩的实时状态与磁场的实时状态，为后续采取何种方式控制提供数据参考。
4.4 自动化适应电机模型单元
在工业电气自动化控制系统当中，自适应电动机模型单元的主要功能是：对电动机输入电压参数以及电流参数进行检测，以识别整个电动机的基本运行状态。同时，电动机模型能够直接与变频器连接，从而直接参与转矩控制工作。同时，在大部分的工业生产与应用实践中，还能够利用该电动机模型单元对工业机电一体化系统的运行情况进行精度控制，根据一体化运行的特点实现对闭环转速的选择。
在变频调速技术的作用之下，自动化适应电机模型单元能够对磁通比较器以及转矩比较器进行综合选择，通过对比参考值与反馈值固定时间的方式，利用滞环调节器对转矩状态以及磁场状态进行输出。以脉冲优化选择器为例，利用芯片处理信息，根据设计中调制方式的信号编码对相应的模块电路进行设计与实现，从而达到基于变频器对整个工业电气自动化系统进行仿真验证的目的。更加关键的一点是，通过对变频调速技术的应用，能够有效消除电容附近并联均压电阻的离散性影响，有利于提高节能效果，促进工业电子自动化控制功能的实现。
4.5 变频器节能应用
在工业经济生产中，常常存在高投入低产出的问题，因此，为了最大限度的降低工业经济生产的成本开支，就必须做好对工业电气自动化控制系统的节能降耗工作。通过对变频调速技术的应用能够很好的解决这一问题。独立意义上的变频器是整个生产制造车间工作过程得以前面调动的基础所在，因此必须通过对变频调速技术的应用来保障电机工作运行状态的科学与合理，变频器与电动机之间保持一一对应的关系，在保障生产制造的同时对高负荷电压进行有效耐受。
此过程当中，为了确保变频调速的应用效果理想，在配置电路的选用上应当满足电机的正常运行，同时自动化控制功能的实现中需要对运行系统的编程进行统一，使双方工作步调一致，构成高效率的工作模式。除此以外，在自动化控制功能的实现中，主电路以及控制电路应当选用一致的变压型逆变电路，以完成电网导电机中电能的传输，将主电路与工业车间电路配合起来，达到对各类故障进行全面保护的目的，使设备与变频器之间的切换更加的灵活与稳定。
结语
随着社会科学技术的不断进步，在工业生产中，应当使用更加先进更加可靠的技术使得能耗降低，因此，提升节能降耗的效果已经成为发展的一项重要的任务，而安装工业实施自动化的设备能够进一步的产生更好的经济利益。变频调速技术拥有调速性能好，功率因素高，节能效果明显等特点，该技术的正确应用满足了工业电气自动化控制的需求，事实证明该技术在现实生活的运用中取得不错的效果，为更多的工业生产节省更多的人力资源，提高生产效率。
参考文献：
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[2] 罗春芳.变频调速技术及其在制药工业电气自动化控制中的应用[J].企业技术开发（下半月），2015，（7）：49-50.
论文作者:杨文哲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/6
标签：变频调速论文; 技术论文; 变频器论文; 电厂论文; 转矩论文; 电动机论文; 电机论文; 《电力设备》2017年第14期论文;