工业电气自动化控制中变频调速技术的机制创新论文

　　德国学者Blaschke于20世纪70年代提出矢量控制理论，这一理论的提出使交流电动机实现了解耦，并能够进行矢量的变换，促进交流调速动、静态性能达到直流调速的水平。80年代，德国学者Depenbrock接着提出直接转矩控制原理，从而减少了在矢量的控制较为繁琐的坐标的控制的变换。这种方法是电压型逆变器的工作过程中，控制住转子磁链和定子磁链间的夹角，完成对电动机转矩的直接控制。该种控制方法比较简单且易于操作，而且对电动机模型的参数没有太大的要求。变频调速技术的应用，使控制的效果好于直流调速，而且变频调速的可靠性也在不断的提高，实用性较强，其在工业电气自动化中有着广泛的应用，是科学技术发展的必然结果。

1 变频器的节能原理及常用功能

　　1.1 变频器的节能原理

　　①变频调速节能。根据水泵工作的原理，流量和转速的一次方是成正比的，功率和转速的立方成正比，扬程与转速的平方成正比，即水泵的效率保持一定，当调节流量下降，转速也成比例下降，此时功率成立方关系降低。

　　②功率因数补偿功能。无功功率容易导致设备发热和增加线损，功率因数降低会使有功功率降低，导致大量电能消耗，降低了设备的使用效率，浪费严重。装置变频调速器能够提高功率因数，减少无功损耗。

　　③软启动节能。电机一般为Y/D启动或直接启动，其中启动电流相当于额定电流的4～7倍，这既需要较高的电容量，也容易影响电机使用寿命。变频器能够利用软启动的方式使启动电流极大降低，降低了电容量的要求，减轻了对电网的冲击，延长设备寿命。

　　1.2 变频器的常用功能

　　①过载保护功能。该功能能够有效保护电动机使其不易被烧坏。电机在低额运行的时候其较差的散热性导致电机发热严重，温度升高超过额定值。变频器具有电子热保护的功能，其中在不同运行的频率下有着相应的保护曲线，运行频率越低，连续运行的时间就越短，对电动机进行有效保护。

　　②升速功能。变频器的升速其实就是从一种稳定的状态到另一种稳定的状态，一般情况下，在保证电流低于额定电流的情况下，尽量降低升速时间。其中常见的升速方式有：S形方式、半S形方式、频率和时间呈线性关系。当然需要根据具体的情况选择合适的升速方式。

2 变频调速技术在电气自动化控制中的应用

　　2.1 变频调速技术特征

　　在工业生产领域应用变频调速的技术能够满足企业生产的需要，变频调速技术经过长时间的研发和实践而形成，具有显著的特征，影响着工业领域成长和发展。变频调速器中所使用的全部Cyclonell器件运用的都是300 mm晶圆，并且采用低K工艺和TSM90 nm技术而制造，从而加快了制造速度，提高生产效率，并且节约了成本，降低了生产造价。这种技术在设计时使用的的是最小化硅区，在具有复杂性的数字系统中，一个芯片就可以了，所花费的成本仅仅相当于一个专用的集成电路成本。这样既降低了成本，还可以达到使用的要求。高性能的通用变频器的主要目的就是满足不同工程的需求，其硬件结构通常包括带能量回馈单元变频器、公共直流母线式变频器、独立式变频器。特别是独立式变频器应用较为广泛，它能够逆变单元和整流单元共同放在同一个机壳里，并且效果十分不错。

　　2.2 变频调速技术的应用

　　变频调速技术最早出现于20世纪80年代，是随着科学技术的发展而产生的，该技术的出现使工业生产进入全新的时期，为人类生产力的提高起到了巨大的推动作用。

　　变频调速技术主要由以下几个部件组成，其中每个部件都发挥着各自的功能并有着重要的作用。

　　①自适应电动机模型单元。这个单元是重要的组成部件，在具体的应用中，它主要的作用是对输入电动机的电流和电压进行检测，从而来识别电动机的基本参数。根据这种电动机的模型来说，它有着十分重要的作用，而且是进行转矩直接控制的关键单元。变频调速技术在工业中应用的时候，一般情况下当转速控制精度大于0.5%的时候，可以运用闭环转速来反馈，最后达到应用的要求。