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工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中變頻調速技術(shù)的機制創(chuàng )新論文
德國學(xué)者Blaschke于20世紀70年代提出矢量控制理論，這一理論的提出使交流電動(dòng)機實(shí)現了解耦，并能夠進(jìn)行矢量的變換，促進(jìn)交流調速動(dòng)、靜態(tài)性能達到直流調速的水平。80年代，德國學(xué)者Depenbrock接著(zhù)提出直接轉矩控制原理，從而減少了在矢量的控制較為繁瑣的坐標的控制的變換。這種方法是電壓型逆變器的工作過(guò)程中，控制住轉子磁鏈和定子磁鏈間的夾角，完成對電動(dòng)機轉矩的直接控制。該種控制方法比較簡(jiǎn)單且易于操作，而且對電動(dòng)機模型的參數沒(méi)有太大的要求。變頻調速技術(shù)的應用，使控制的效果好于直流調速，而且變頻調速的可靠性也在不斷的提高，實(shí)用性較強，其在工業(yè)電氣自動(dòng)化中有著(zhù)廣泛的應用，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結果。
1 變頻器的節能原理及常用功能
1.1 變頻器的節能原理
�、僮冾l調速節能。根據水泵工作的原理，流量和轉速的一次方是成正比的，功率和轉速的立方成正比，揚程與轉速的平方成正比，即水泵的效率保持一定，當調節流量下降，轉速也成比例下降，此時(shí)功率成立方關(guān)系降低。
�、诠β室驍笛a償功能。無(wú)功功率容易導致設備發(fā)熱和增加線(xiàn)損，功率因數降低會(huì )使有功功率降低，導致大量電能消耗，降低了設備的使用效率，浪費嚴重。裝置變頻調速器能夠提高功率因數，減少無(wú)功損耗。
�、圮泦�(dòng)節能。電機一般為Y/D啟動(dòng)或直接啟動(dòng)，其中啟動(dòng)電流相當于額定電流的4～7倍，這既需要較高的電容量，也容易影響電機使用壽命。變頻器能夠利用軟啟動(dòng)的方式使啟動(dòng)電流極大降低，降低了電容量的要求，減輕了對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)設備壽命。
1.2 變頻器的常用功能
�、龠^(guò)載保護功能。該功能能夠有效保護電動(dòng)機使其不易被燒壞。電機在低額運行的時(shí)候其較差的散熱性導致電機發(fā)熱嚴重，溫度升高超過(guò)額定值。變頻器具有電子熱保護的功能，其中在不同運行的頻率下有著(zhù)相應的保護曲線(xiàn)，運行頻率越低，連續運行的時(shí)間就越短，對電動(dòng)機進(jìn)行有效保護。
�、谏俟δ�。變頻器的升速其實(shí)就是從一種穩定的狀態(tài)到另一種穩定的狀態(tài)，一般情況下，在保證電流低于額定電流的情況下，盡量降低升速時(shí)間。其中常見(jiàn)的升速方式有：S形方式、半S形方式、頻率和時(shí)間呈線(xiàn)性關(guān)系。當然需要根據具體的情況選擇合適的升速方式。
2 變頻調速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應用
2.1 變頻調速技術(shù)特征
在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應用變頻調速的技術(shù)能夠滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)的需要，變頻調速技術(shù)經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的研發(fā)和實(shí)踐而形成，具有顯著(zhù)的特征，影響著(zhù)工業(yè)領(lǐng)域成長(cháng)和發(fā)展。變頻調速器中所使用的全部Cyclonell器件運用的都是300 mm晶圓，并且采用低K工藝和TSM90 nm技術(shù)而制造，從而加快了制造速度，提高生產(chǎn)效率，并且節約了成本，降低了生產(chǎn)造價(jià)。這種技術(shù)在設計時(shí)使用的的是最小化硅區，在具有復雜性的數字系統中，一個(gè)芯片就可以了，所花費的成本僅僅相當于一個(gè)專(zhuān)用的集成電路成本。這樣既降低了成本，還可以達到使用的要求。高性能的通用變頻器的主要目的就是滿(mǎn)足不同工程的需求，其硬件結構通常包括帶能量回饋單元變頻器、公共直流母線(xiàn)式變頻器、獨立式變頻器。特別是獨立式變頻器應用較為廣泛，它能夠逆變單元和整流單元共同放在同一個(gè)機殼里，并且效果十分不錯。
2.2 變頻調速技術(shù)的應用
變頻調速技術(shù)最早出現于20世紀80年代，是隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，該技術(shù)的出現使工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入全新的時(shí)期，為人類(lèi)生產(chǎn)力的提高起到了巨大的推動(dòng)作用。
變頻調速技術(shù)主要由以下幾個(gè)部件組成，其中每個(gè)部件都發(fā)揮著(zhù)各自的功能并有著(zhù)重要的作用。
�、僮赃m應電動(dòng)機模型單元。這個(gè)單元是重要的組成部件，在具體的應用中，它主要的作用是對輸入電動(dòng)機的電流和電壓進(jìn)行檢測，從而來(lái)識別電動(dòng)機的基本參數。根據這種電動(dòng)機的模型來(lái)說(shuō)，它有著(zhù)十分重要的作用，而且是進(jìn)行轉矩直接控制的關(guān)鍵單元。變頻調速技術(shù)在工業(yè)中應用的時(shí)候，一般情況下當轉速控制精度大于0.5%的時(shí)候，可以運用閉環(huán)轉速來(lái)反饋，最后達到應用的要求。
�、谵D矩和磁通比較器。兩種比較器就是將參考值和反饋值分別對比，每20 ms進(jìn)行一次比較。在對比完成之后，利用滯換調節器的功能來(lái)輸出磁場(chǎng)狀態(tài)或者轉矩，然后就能夠及時(shí)的掌握磁場(chǎng)狀態(tài)和轉矩狀態(tài)，從而為采取針對性的措施提供重要依據。
�、勖}沖優(yōu)化選擇器。一般情況下選擇CyclonellEP2C5Q208
C8芯片來(lái)對信息進(jìn)行處理，完成選擇之后，需要設計OFDM信號源，同時(shí)還要編寫(xiě)由5個(gè)模塊所組成的電路，每個(gè)模塊具有不同的功能，其中包括D/A功能、緩沖模塊、插入循環(huán)前綴、FFT、星座映射�？梢允褂肙FDM信號源仿真驗證的方式對這些模塊的功能進(jìn)行驗證。接下來(lái)的工作就是完成OFDM信號源的設計，工作內容為FPGA硬件驗證和軟件仿真驗證。一定要認識到電解電容器的容量本身具有強烈的離散性，這種特性的存在很可能會(huì )造成他們承受著(zhù)不相等的電壓狀況，從而對整個(gè)系統造成不利的影響，這時(shí)就需要采取一定的措施對這種狀況進(jìn)行必要的改進(jìn)和優(yōu)化，最后將離散性可能造成的不利影響消除。常用處理方法：在電容旁各并聯(lián)一個(gè)相等阻值的均壓電阻。此外，為了保護整流電路的安全以防止被燒毀，可以在電路中增加抑制浪涌電流的方法。
3 確保變頻器正常運行的預防措施
變頻器的不正確使用容易使變頻器發(fā)生故障或影響使用效果，為了確保變頻器的正常發(fā)揮功能需要掌握科學(xué)的預防措施。
針對外部電磁感應的干擾，可以采取縮短控制回路配線(xiàn)的距離，并與主線(xiàn)分離。變頻器應該按照規定來(lái)接端子，不可以同動(dòng)力接地、電焊混用。安裝噪聲過(guò)濾器，以防止干擾；針對環(huán)境問(wèn)題，按照要求安裝空調或采取一些避免陽(yáng)光直射，對某些振動(dòng)沖擊大的情況，可以應用橡膠等減震方法，此外還要定期的檢查變頻器的冷卻風(fēng)扇及空氣過(guò)濾器；最后，一定要特別注意選擇正規廠(chǎng)家的變頻器產(chǎn)品，規范對變頻器的日常保養，由專(zhuān)人對變頻器的日常使用和維修負責，加強對變頻器設備的操作和管理人員的培訓，對維修人員的專(zhuān)業(yè)節能深入或系統的培訓，確保變頻設備正常運行。
4 結 語(yǔ)
目前有很多生產(chǎn)領(lǐng)域都裝置了變頻調速器，有效地滿(mǎn)足了生產(chǎn)中降低能耗的要求，在保證生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，其為企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟效益。調速器的設計應該根據實(shí)際要求將調速器的作用和功能不斷地創(chuàng )新和完善，為工業(yè)電氣自動(dòng)化提供具有優(yōu)秀節能價(jià)值的高質(zhì)量變頻調速器，既起到了節能作用，又達到了改善工藝條件的要求。
參考文獻：
[1] 張麗峰.變頻調速技術(shù)及其在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制中的運行[J].科技風(fēng)，2013，（21）.
[2] 黃仁勇.淺談變頻調速技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應用[J].電源技術(shù)應用，2013，（2）.
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