机电变频控制节能技术的应用

机电变频控制节能技术的应用

蔡贝贝

身份证号码： 41272419890926****

【摘要】近些年来，我国经济的快速发展和工业技术的不断进步，要求机电等用电设备需更加节能或便于控制。本文笔者总结工作经验，阐述机电变频控制的特点，并重点分析机电变频调速的经济收益及其发展方向，以期达到技术探讨之目的。

【关键词】机电；变频控制；经济效益；发展方向

引言：

随着经济飞速发展，我国对于能源的需求量也越来越大，这对电能的生产提出了较高的要求。但很多调研可知，我国目前电能合理利用率较低，尤其是在机电使用方面，应用不合理以及驱动控制技术不高都导致机电能耗过高，相较于国外机电能耗水平。因此，作为自动化控制专业技术人员，有必要对机电节能技术进行深入研究及技术应用。本文笔者总结工作经验，阐述机电变频控制的特点，并重点分析机电变频调速的经济收益及其发展方向，以期达到技术探讨之目的。

1 变频调速控制技术原理以及特点

变频调速技术是机电一体的综合性技术，是计算机技术、电子技术、机电传动技术的综合应用。其基本原理是通过整流桥将工频交流电压转换为直流电压，再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电作为机电驱动电源。保护功能完善。具有过载、过流、过电压和欠电压等功能，在这此保护中，保证负载在正常情况下避免出现故障而引起的电能浪费。控制功能简单。具有面板、外部两方面整体控制，正反转、多段速、外部信号给定等，使其操作简单，效率提升。参数设置多样化。加减速、制动、频率跳变、程序运行等，从根本上调节启动电流，启动转矩等，减少对电网的冲击，能量的浪费。控制方式多样。① U/f 控制，在实现调频的同时改变电压，这样，在不损坏电动机的情况下，利用铁芯发挥转矩的能力，补偿电压的大小可调节，便可应用于不同负载。②矢量控制，该控制使电动机有很硬的机械特性，有很好的动态响应。

2 变频节能控制应用问题

当机电处于工频电源驱动状态时，电压下降电流增加，但利用变频器驱动，当机电频率和电压下降时如果输出功率相同，则电流增加，但如果在转矩一定的条件下则电流几乎不变。在额定频率下，如果只降低频率不降低电压，此时机电磁通过大造成磁回路饱和将对设备造成巨大影响甚至烧毁机电，因此在降低频率时需要同时降低变频器输出电压使机电磁通保持在额定水准避免产生弱磁和磁饱和现象。事实上，并不是应用了变频节能控制技术就会省电，部分情况下甚至会造成更大的能源消耗。变频节能主要通过轻负载降压来进行节能，拖动转矩负载没有变化即便降低电压也不会取得明显的节能效果，如果应用于油井上甚至会由于返程使用制动电阻而造成更大的电能消耗。节能效果主要应用于存在调速环境之中，在不调速环境中则主要起到改善功率因数的作用，节能效果并不明显。

3 机电变频器调速的经济效益

目前，我国社会经济的增长速度比较快，在 2005 年时，我国的国民生产总值也已经高达 180000 亿元，经济总量约为 22000 亿美元。我国不断的朝向全面建成小康社会的法规下个努力。工业生产必须要在一背景下，减小其损失，利用好机电变频调速技术，尽可能的提升其机电节能的经济效益，让工业生产活动可以更为顺畅的进行。

3.1 减小故障率

在机电系统之中，变频控制设备的调速性能比较好，但是其所产生的故障问题繁杂，在实际的加工过程中，会损失加工零件，且其在修理时，若延误了修理的时间，就会给其带来不良的影响，自身修理损失问题也比较严重。需要减小故障率，提升实际的经济效益，处理好各类故障问题。

3.2 延长设备使用年限

首先，当设备以一个全速的状态运行时，其自身的阻矩数值会比较大，且摩擦性也比较强烈，在使用变频调速节能技术之后，会调整其原本的运行状态，减小其实际的磨损程度，延长该设备的使用寿命。其次，电动机在使用时，无论是启动还是停止，都会给其设备产生冲击，减小其使用年限，需要利用机电变频控制节能技术改善其设备的实际使用过程，达到延长使用寿命的目的。最后，对水泵的管控十分的重要，要利用机电变频控制节能技术让其压力数值不会产生变化，保持一个衡定的状态，延长其设备的使用寿命，从而提升其经济效益。

4 机电变频控制节能技术的应用

以及发展方向我国传统的机电控制自身的驱动频率始终以一个定值的形式存在，利用变频调速技术来实现机电频率节约能源的目标。现阶段，我国各类科学技术的水平已经得到极为显著的提升，人们对于各类节能技术的要求也变得愈发的严苛起来，在着一定程度上推动了机电变频控制技能技术的应用，拓展了该项技术的使用范围。

4.1 机电变频控制节能技术的发展状况

现阶段，我国所使用的机电变频调速系统大多数恒 V/F 控制系统，恒 V/F 控制系统自身的结构形式相对来说比较简单，其系统的运行成本也比较小，适用性比较强，可以被应用到一些动态性能要求比较高的领域中国。变频机电开环调速系统会受到静态性能以及动态性能的约束，想要提升静态以及动态性能的特性，级需要采用反馈转速的形式进行闭环性的调节。所以，人们需要找出闭环转差频率的控制措施以及机电调速的形式，转差频率控制使用异步机电稳态等效电路和转矩公式来保持磁通恒定，这种方式只有在稳态情况下成立，多用来控制慢速机电。在对转速必须做出快速反应的动态系统中，机电会额外产生比较大的瞬态电流，使机电的转矩受到很大影响。因此，在动态过程中控制电动机的转矩是做好动态控制的关键。

4.2 机电变频控制的应用

机电 70% 的耗能是在风机和泵类负载中，变频技术在这类机电控制中的优势更体现出了其重要性。例如，没有调速功能的空调，当温度低至阂值时风路就被关掉，但此时机电依然在运行，造成不必要的能量损耗。如果空调系统采用变频调速机电，当温度降低时就不必关掉风路，而是降低机电转速，这样就不会损耗电能。空调系统中加入变频器，选用规格以及性能相符合的机电设施，尽可能的减小机电的浮装容量数值，避免其产生资源能源损耗的问题。另外，还应当尽可能的优化机电系统的结构，减小额外能量的损失，使用导磁性高的材料。

4.3 变频与控制相结合是机电的发展方向

变频器节能主要体现在机电输出功率方面。传统的调速系统，机电工作在额定转速，恒功率运转，通过齿轮箱、皮带轮等传动机构达到转速要求，这样齿轮箱、皮带轮传动摩擦会产生能量浪费。矢量控制技术变频器可以让机电在低频率，甚至是零频率下都有 150% 甚至 180% 以上的额定转矩输出，这样使得机电在低速运转时也能保证足够的力矩输出，机电低速直接驱动负载，调速系统机构变得非常简单。变频驱动技术和控制技术的结合是变频器发展的一个趋势。随着高效能机电的发展，以及网络化技术、数字技术的普及，小型的、低功耗的电力电子技术和执行机构集成发展，这样每台电极就相当于一个高效能的驱动系统。所以说，拥有节能功能的变频调速机电在未来的发展也是大有潜力的。另外，由通用的矢量控制变频器驱动高效能的同步马达这种使用方式也越来越普及。

结语：

采用变频控制技术，可大大提高机电的运行效率，节能降耗，降低企业的生产成本，值得企业积极推广应用。

参考文献：

[1] 国民经济重点行业主要辅机设备变频调速节能技术讲座（六）[J]. 徐甫荣 . 变频器世界 .2017（02）

[2] 变频调速节能技术在石油化工中的应用 [J]. 谭宏江 . 石化技术 .2016（05）