试述变频调速技术在电气自动化控制中的应用

【摘要】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。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。本文首先介绍了变频调速技术；其次阐释了变频调速技术的优势；最后通过数控机床的研究，探讨了该技术在电气自动化控制中的应用，希望能够为变频调速技术的发展提供参考。

【关键词】变频调速技术；工业；电气自动化；控制；应用；探析

一、变频调速技术概述

变频调速技术发展历史并不长，但是其发展速度非常快，尤其是近些年来，该技术被广泛的应用在电气自动化控制领域中。该技术的应用使得大多数电气自动化控制机械装置做到了节能减排，以数控机床为例，使用该技术精简了数控机床结构，因此减少了对金属材料的使用。从20世纪80年代至今，其应用领域越来越广，范围越来越大，再加之，该技术自身也在不断地进行优化，所以其性能也越来越好，为了能够该技术更好的发挥其性能，相关研究人员根据现实生产需要对其进行了更加深入的研究，目前也取得一定成绩。使用该技术需要几大部件，这几个部件的功能不同，但是相互结合，所以每一个部件的作用都不能忽视。其主要部件如下：

第一，自适应电动机模型单元。这是变频调速技术中最重要的部件，其主要功能就是查看电动机中的电压以及电流等参数是否正常，进而全面掌握电动机的所有参数，为后续工作提供参数依据。这个部件的作用十分重要，它能够直接进行转矩控制，如果转速精度超出规定的范围，它会反馈给相关人员，从而提高其应用效果。

第二，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20ms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。

第三，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 FDM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。

二、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300mm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，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。

目前，变频器主要是应用在交流电动机（异步电动机、同步电动机）的转速的调节方面，是目前为止公认的最有前途的交流电动机调速的方案。变频器在具有优秀的调速性能外，还具有显著的节能作用。随之在我国节能的应用方面，变频器成为了很重要的节能自动化设备，得到了迅速的发展与大范围的应用。变频器在生产之初是在对速度进行调控方面来发挥作用的，我国目前将这种调节速度的功能应用在节能的功能上，并且取得了一些成效。我国每一年的电力消耗中，有60%～70%是动力电，在总容量5.8亿的电动机中，变频控制的电动机设备只2000万千瓦，所以，我国提倡节能降耗的同时也非常注重发展变频调速技术的发展。变频调速技术使电动机在节能的转速形式下运行，并且在一定程度上对电动机的转速控制精度进行提高。

三、变频调速技术及其在工业电气自动化控制中的应用

变频调速技术的优势我们已经有所了解，也正是因为它有这些优势，才得到了电气自动化控制人员的青睐，将其应用在其中，其优势也更加的凸显出现，但是在实际的应用过程中，发现也需要对其进行进一步的优化，这样才能确保电气自动化控制的质量，接下来，笔者就详细的介绍其具体的应用。

1、应用案例。本文选择是该技术在数控机床中的应用案例，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。

四、结束语

总之，在工业电气自动化控制级中应用变频技术，其效果非常好，不仅提高了控制质量，还提高了控制精度，在精简控制结构的同时，也做到了节能，不仅降低了相关设备的耗损程度，也降低了企业成本支出，也就提高了企业的经济效益，目前该技术还处在深度研究阶段，经过相关研究人员的努力，相信该技术会得到更加广泛的应用。