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變頻調速器范文1
[摘要] 本文介紹了一種PLC與變頻調速器構成的多分支通訊網絡，闡明了該網絡控制調速系統與一般模擬量控制調速系統相比的優越性，給出了系統框圖及PLC程序。
[關鍵詞] PLC 變頻調速器 多電機控制 網絡 通訊協議
一、引言
以變頻調速器為調速控制器的同步控制系統、比例控制系統和同速系統等已廣泛應用于冶金、機械、紡織、化工等行業。以比例控制系統為例，一般的系統構成如圖1 所示。
變頻調速器范文2
【關鍵詞】PLC;變頻調速器;多電機控制
1.引言
PLC具有簡單、靈活、方便、可靠等優點，以為控制系統提供控制接口和標準化的控制程序為目的，已經成為了當前國內外采用最普遍的電機控制技術。而且在一些生產環境較為惡劣的領域中，PLC 仍能保持穩定可靠的工作性能，并對外界的干擾具有較強的抵抗能力，因此備受關注。
現代化工業生產對多電機協作控制的要求越來越高，而變頻器則是協調多電機共同完成生產任務的關鍵，但如果給每一個變頻調速器和電動機都配備專門的控制器，則不僅會增大多電機協調控制程序的編寫難度和系統的運行維護難度，還會增加投入成本。因此，目前基于一臺PLC控制多臺變頻調速器的控制方案是主要研究方向。本文設計了一種基于一臺PLC控制多臺變頻調速器的控制方案，該方案完全滿足工業生產中對多臺電機的同步控制需求。
2.PLC控制器概述
PLC是采用計算機技術為基礎的一種新型的控制裝置，其硬件組成部分主要包括：
（1）電源。通過PLC電源模塊的整流、濾波和穩壓等處理過程，外部交流電被轉換為PLC內部電路工作需要的直流電，這對PLC系統控制功能的實現意義重大。正常情況下，交流電壓的波動不會超過+15%，所以可直接將PLC接到交流電網上。
（2）CPU。CPU是整個 PLC 的核心，相當于控制系統的“大腦”。PLC在一個掃描周期內主要完成的工作包括：輸入處理、程序執行、輸出處理以及其間響應各種外部設備的工作請求。
（3）存儲器。存放用戶編寫的程序和數據。
（4）I/O接口電路。輸入接口電路是連接PLC與現場各種輸入設備的接口，其目的是將外部設備的狀態或信息讀入CPU，而輸出接口電路是將CPU程序處理過的數據傳送給執行機構的接口，且它們一般都配有電子變換、光耦合器和阻容濾波等電路。
（5）通信接口。PLC配有各種通信接口。
3.基于PLC的變頻調速器控制方案
基于PLC的變頻調速器系統主要由PLC和變頻調速器組成，能夠滿足同步控制、比例控制以及同速控制等不同的控制需求，并且已經廣泛地應用于各種工業生產領域。以同步控制為例，本文采用主從同步控制方式，以其中一臺電機為主電機，其余皆為從屬電機。對于所有從屬電機而言，它們都接受由主電機給定的輸出共享信號。如果將這些電機串聯，則除去整個系統的主電機外，其余每一臺從屬電機都和前一臺電機進行速度同步比較，每臺從屬電機（除了最后一臺從屬電機外）都同時扮演前一臺電機的從屬電機和后一臺電機的“主電機”角色。
系統控制方案如下：采用施耐德 PLC TWDLMDA40DTK作為主控單元，通過RS-485總線跟變頻調速器連接。在該系統中，每臺變頻調速器分別控制一臺主電機，而每臺電機都帶有旋轉編碼器反饋轉速。旋轉編碼器將轉速信號同時反饋給變頻調速器和PLC，PLC根據實際轉速確定補償值。上位機監控軟件通過 RS-485 總線連接到網絡中，實現對下位機的監控功能。
4.基于PLC的變頻調速器硬件構成
整個系統有PC機、PLC、變頻調速器等組成?？刂葡到y采用施耐德PLC TWDLMDA40DTK作為主控單元，PLC是實時控制的核心，它和變頻器之間采用DFP11A通訊模塊（滿足RS485總線通訊技術要求）進行通訊，讀取變頻器中各電機的速度，計算出各個電機的速度補償值，然后根據補償值將速度控制指令發送給各個變頻器，從而實現多電機的協調運轉。
整個系統硬件由電氣部分和控制部分構成。電氣部分主要包括有：
（1）多臺三相異步電動機。
（2）PLC。采用一臺施耐德PLC TWDLMDA40DTK控制多臺變頻調速器。TWDLMDA40DTK集成了24輸入/16輸出共40個I/O點，具有PID特殊功能模塊，并支持RS485通訊擴展模塊，完全能夠滿足本系統的控制需求。
（3）通訊適配器。采用TWDNAC485D為TWDLMDA40DTK的通訊適配器，通訊適配器的功能是在PC-PLC通訊系統中作為子網站，以規定網絡通訊協議的收信單元使用。
（4）變頻調速器。每臺電動機都采用一臺SEW MDV60A變頻調速器對其實施調速。工作中，每個變頻器都相當于一個子網站，通過接收PLC經通訊適配器發出的控制指令信息，從而實現對電機的調速控制。
（5）變頻調速器網絡接口單元。采用DFP11A通訊模塊作為變頻調速器的網絡連接單元，通過該單元能夠在網絡上實現變頻調速器的運行控制（如啟動、停止、調節頻率）、參數設定和狀態監控等功能。
（6）PC機一臺。
（7）旋轉編碼器。每個電機尾端安裝一個編碼器，將從電機上采到的信號反饋回PLC，組成一個速度閉環。
控制部分將TWDLMDA40DTK作為系統主站，通過DFP11A通訊模塊實現PLC和MDV60A變頻器的連接，從而形成一個控制網絡，完成系統的控制功能。
5.基于PLC的變頻調速器軟件設計
5.1 通訊協議
按照MODUBUS協議定義PLC與變頻器的通訊過程，該過程最多分為以下5個階段：
（1）PLC發出通訊請求;
（2）MDV60A變頻調速器處理等待;
（3）MDV60A作出應答;
（4）PLC處理等待;
（5）PLC作出應答。
根據不同的控制需求完成相應的通訊過程，無論是寫數據還是讀數據，均由PLC發出請求，變頻調速器只是被動接受請求并作出應答。
5.2 PLC編程
基于PLC的變頻調速器的軟件采用的是Windows XP SP3操作系統，編程環境采用TwidoSoft軟件。PLC通過通訊協議實現對變頻器的有效控制。通訊協議一般采用子程序方式進行編寫，然后通過調用相對應的子程序實現對變頻器的控制。
6.結束語
本文設計方案實現了一臺PC和PLC控制多臺變頻調速器，完全滿足工業生產中對多臺電機的同步控制需求，并且成本較傳統的控制方式而言明顯降低，值得在實際應用領域進行廣泛推廣。
參考文獻
[1]王俊杰.基于PLC及變頻調速器的多電機控制分析[J].中國科技博覽，2012，（35）：50.
[2]鄺禹聰，姚偉江.PLC與變頻器在環形生產線中的應用[J].機械工程師，2012，（11）：68-70.
[3]陳德欣，賀正強.PLC和變頻器在多電機控制方面的研究[J].中國科技博覽，2011，（13）：44.
[4]崔興旺，陳志遠.PLC實現變頻調速器多電機控制[J].華章（初中讀寫），2007，（2）：155.
作者簡介：
變頻調速器范文3
[摘要]本文介紹了一種PLC與變頻調速器構成的多分支通訊網絡，闡明了該網絡控制調速系統與一般模擬量控制調速系統相比的優越性，給出了系統框圖及PLC程序。
[關鍵詞]PLC變頻調速器多電機控制網絡通訊協議
一、引言
以變頻調速器為調速控制器的同步控制系統、比例控制系統和同速系統等已廣泛應用于冶金、機械、紡織、化工等行業。以比例控制系統為例，一般的系統構成如圖1所示。
工作時操作人員通過控制機（可為PLC或工業PC）設定比例運行參數，然后控制機通過D/A轉換模件發出控制變頻調速器的速度指令使各個變頻調速器帶動電機按一定的速度比例運轉。此方案對電機數目不多，電機分布比較集中的應用系統較合適。但對于大規模生產自動線，一方面電機數目較多，另一方面電機分布距離較遠。采用此控制方案時由于速度指令信號在長距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個系統的工作穩定性和可靠性降低；同時大量D/A轉換模件使系統成本增加。為此我們提出了PLC與變頻調速器構成多分支通訊控制網絡。該系統成本較低、信號傳輸距離遠、抗干擾能力強，尤其適合遠距離，多電機控制。字串9
二、系統硬件構成
系統硬件結構如圖2所示，主要由下列組件構成；
1、FX0N—24MR為PLC基本單元，執行系統及用戶軟件，是系統的核心。
2、FX0N—485ADP為FX0N系統PLC的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計算機—PLC通訊系統中作為子站接受計算機發給PLC的信息或在多PLC構成n:n網絡時作為網絡適配器，一般只作為規定協議的收信單元使用。本文作者在分析其結構的基礎上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調速器控制信號的發送。
3、FR—CU03為FR—A044系列比例調速器的計算機連接單元，符合RS—422/RS—485通訊規范，用于實現計算機與多臺變頻調速器的連網。通過該單元能夠在網絡上實現變頻調速器的運行控制（如啟動、停止、運行頻率設定）、參數設定和狀態監控等功能，是變頻器的網絡接口。
4、FR—A044變頻調查器，實現電機調速。
在1:n（本文中為1:3）多分支通訊網絡中，每個變頻器為一個子站，每個子站均有一個站號，事先由參數設定單元設定。工作過程中，PLC通過FX0N—485ADP發有關命令信息后，各個子站均收到該信息，然后每個子站判斷該信息的站號地址是否與本站站號一致。若一致則處理該信息并返回應答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在網絡上同時只有一個子站與主站交換信息。
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三、軟件設計
1、通訊協議
FR—CU03規定計算機與變頻器的通訊過程如圖3所示，
該過程最多分5個階段。?、計算機發出通訊請求；?、變頻器處理等待；?、變頻器作出應答；?、計算機處理等待；?、計算機作出應答。根據不同的通訊要求完成相應的過程，如寫變頻器啟停控制命令時完成?~?三個過程；監視變頻器運行頻率時完成?~?五個過程。不論是寫數據還是讀數據，均有計算機發出請求，變頻器只是被動接受請求并作出應答。每個階段的數據格式均有差別。圖4分別為寫變頻器控制命令和變頻器運行頻率的數據格式。
2、PLC編程
要實現對變頻器的控制，必須對PLC進行編程，通過程序實現PLC與變頻器信息交換的控制。PLC程序應完成FX0N—485ADP通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉換及變頻器應答信息的處理等工作。PLC梯形圖程序（部分程序）如圖5所示。字串2
程序中通訊發送緩沖區為D127~D149；接受緩沖區為D150~D160。電機1啟動、停止分別由X0的上升、下降沿控制；電機2啟動、停止分別由X1的上升、下降沿控制；電機3啟動、停止分別由X2的上升、下降沿控制。程序由系統起始脈沖M8002初始化FX0N—485ADP的通訊協議；然后進行啟動、停止信號的處理。以電機1啟動為例，X0的上升沿M50吸合，變頻器1的站號送入D130，運行命令字送入D135，ENQ、寫運行命令的控制字和等待時間等由編程器事先寫入D131、D132、D133；接著求校驗和并送入D136、D137；最后置M8122允許RS指令發送控制信息到。變頻器受到信號后立刻返回應答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根據情況作出相應處理后結束程序。
四、結語
1、實際使用表明，該方案能夠實現PLC通過網絡對變頻調速器的運行控制、參數設定和運行狀態監控。
2、該系統最多可控制變頻調速器32臺，最大距離500m。
3、控制多臺變頻器，成本明
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關鍵詞：火電廠；變頻調速；節能功能
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.171
0 前言
傳統的火電廠在現今的發展中，已經不能充分滿足日益增長的社會需要，一方面，原始資源投入成本較高，另一方面，由于發電設備中對熱能、機械能等的消耗，也使得發電過程中會有能量的無端損耗。如何解決當前傳統火電廠的現狀？如何減少投入成本、提高生產效率、增加火電廠的行業競爭實力？就成為目前火電廠亟待解決的首要問題。根據變頻調速技術的原理，將變頻調速技術應用于火電廠的設備之中，有利于對發電設備技能，從而能夠減少成本并提高生產效率，這對于火電廠的發展有重要的作用。因此，對于“火電廠中變頻調速技術的節能分析”的研究，就具有極大的現實意義。
1 簡述變頻調速器
一般來說，變頻調速的設備統稱為變頻調速器，其工作原理是：將原有的工作頻率電源，通過調整電機的轉動速度而改變工作電源的頻率，使之轉變為其他頻率的交流性電源，來達到使電機改變原有的運行速度的一種設備。
1.1 變頻調速器的用途及功能
從目前角度來看，變頻調速器在眾多的生產行業領域中都有用到，并且已在多種電機上進行了變頻調速工作，為多種電機匹配出與之相符合的運行速度和頻率電源。這其中不僅包含數控機床、動力壓縮機中，還重點包含了發電廠中的風力電機與水泵。尤其在發電廠中，對風機和水泵的利用率極高，而這兩個設備在運轉過程中還造成很大的電力消耗，使得變頻調速技術在發電廠中的節能應用成為了必然。此種變頻調速器在節能工作中有眾多電源接口，并能夠進行頻率高低和轉速快慢的調節，同時還能夠與其他自動化儀器和設備進行很好的連接，實現對這些設備的遠程監控工作[1]。
1.2 變頻調速器的優勢
變頻調速器在使用上較為的方面和快捷，通過在簡單的按鈕操作，就可以將電機頻率和轉速進行調整，并在顯示屏中顯示出來。不但能做大幅度調速，還能進行微調，精確性很高。同時，其最主要的優勢在于利用變頻和調速將電機使用中的不利運轉和耗電量過大等缺點及時的扭轉過來，使電機設備達到節能的效果[2]。
2 火電廠在變頻調速技術上的節能應用
2.1 變頻調速技術的具體應用條件
首先，利用電機內部磁場在運轉中產生能量，并將能力傳遞出去，這是交流電機在其工作中的基本原理。在內部磁場運轉中，有時會由于交流電機的氣隙磁通量增大，逐漸超出內部鐵心的負荷程度，使得勵磁電流加強，容易將電子繞組燒毀；有時會由于交流電機的氣隙磁通量不足，內部磁場不能進行有效運轉，使得不能傳遞出充足的能量，使交流電機的工作效率極大降低。因此，在對交流電機運用變頻調速技術時，要先確保交流電機的氣隙磁通量較為平衡和穩定[3]。其次，應考慮到異步電機的操控特殊性，在電機運轉時，有時會由于電機的額定頻率要小于實際的供電頻率，使得電機的電壓無法由額定電壓的升高而升高，并且，在此時運用變頻調速技術進行頻率的增高，則會影響電機的氣隙磁通量，使之變弱，同時也減小了轉矩。因此，在對異步電機運用變頻調速技術時，要進行具體的分析：在電機的額定頻率大于供電頻率時，氣隙磁通量將為最大，采用恒轉矩進行調速；在額定頻率低于供電頻率時，電壓所輸出的數值職高，采用恒功率調速。
2.2 對變頻調速器的配制
火電廠在進行變頻調速器配制時，還要考慮以下情況：首先，火電廠中的大型輔機基本采用的是機組配置形式，往往由兩臺輔機設備進行連接，而在實際工作中，通常一臺輔機設備就能夠完成正常運轉工作，當輔機達到飽和運轉的情況下，再進一步采用變頻調速器就會加大設備的損耗，這時就可以采用在其中一臺輔機設備上采用變頻調速技術，當輔機機組面對較低的負荷時，讓其中一臺輔機設備運轉，并進行變頻調速工作；當輔機機組面對較高的負荷時，讓兩臺輔機組成的機組同時運轉，并停止進行變頻調速工作[4]。此外，還需及時觀察輔機的符合情況，及時的通過遠程操控，改變變頻模式。其次，有些電機在運用變頻調速技術后，高次諧波會在定子電流中產生，不僅會使電機升溫，從而降低電機功率，嚴重的還會出現電機運轉不正?；蚴ъ`等現象，因此，在變頻調速技術中，還要進行逐步的改良和完善，以保障電機的安全。再次，有些電機在運用變頻調速技術后，電機的轉矩減小，轉速也隨之降低，這會使電流也逐步降低，產生的熱量減少，使得風機組中的單獨風機排煙的溫度不均衡，為防止此種問題發生，可將風機組中的送風通道由單獨改為整體，形成主管道送風。最后，電機在運用變頻調速技術時，變頻調速器中的載波頻率很容易與電機內部磁場中的鐵心產生諧振問題，使得整體改造設備的運轉噪音過大，因此，在變頻調速技術中要對載波頻率進行調整，以達到減少運轉噪音的目的。
3 結語
綜上所述，通過變頻調速技術，不僅能夠使火力發電設備在發電中節約能源，從而提高了生產效率，還使火電廠的原始資源成本有效的降低，為我國非可再生能源的合理使用，做出了積極的促進作用。并且，此種節能技術還具有廣闊的市場發展空間和潛力，如若運用得當，將會使火電廠在發電過程中有更好的節能表現。
參考文獻：
[1]盧秀珍，曹中華，侯建軍.淺談火電廠中變頻調速技術的節能分析[J].電子世界，2014，6（02）：37.
[2]劉增遠，康博，張同亮.火電廠中凝結水泵應用變頻技術的節能分析[J].電力勘測設計，2014，11（03）：36-40.
變頻調速器范文5
關鍵詞 變頻；油田；應用
中圖分類號TE37 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）44-0100-02
目前，河南油田已經處于原油高含水開發后期，含水量已經達到90%以上，開采過程中使用大量抽液抽氣、注水注氣、油水輸送等設備，用于動力的電能達到50%以上，應用變頻調速技術實施節能的潛力非常大，變頻技術在原油生產系統中的節能應用有非常廣闊的發展前景。本文就變頻調速器在油田部分單位的生產應用效果進行簡要分析。
1 變頻調速器的節能原理
變頻調速器的節能原理如下：
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。通過改變電動機的工作頻率，來控制電動機的轉速，使轉速在我們希望的使用范圍內運行。
電機的轉速n 與供電頻率f 有以下關系：
n = 2× 60 f（1Cs）/q
其中，q為電機極數，s為轉差率
可以看出，轉速n 與頻率f 成正比，如果不改變電動機的極數（設備投入生產后一般也不容易改變），只要改變頻率 f 就可以改變電動機的轉速，當頻率 f 在0~50Hz 的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。所以變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。變頻器的幾種節能方式：
1）變頻節能：為了保證生產的可靠性，各種生產設備在設計配用動力時，都留有一定的富余量。電動機不可能在滿負荷下運行，除了滿足動力要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費，在壓力偏高或偏低時，根據實際情況實施閉環、開環調節，降低或提高電機的運行速度，使其在恒壓的同時節約電能；
2）動態調整節能：迅速適應負載變動，供給最大效率電壓。變頻調速器在軟件上設有 5 000次/s的測控輸出功能，保持電機的輸出始終在高效率狀態下運行。對于經常發生負載變化的如過山車、抽油機、分壓供水等方面很有意義；
3）變頻自帶軟啟動節能：在電機直接硬啟動時，由于電機的啟動力矩需要，要從電網吸收 7倍左右的電機額定電流，而大的啟動電流即浪費電力，對電網的電壓波動影響也大，也增加了線損和變損。采用軟啟動后，啟動電流可以從0至電機額定電流 逐步上升，減少了啟動電流對電網的沖擊，節約了電費，也減少了啟動慣性對設備的大慣量的轉速沖擊，延長了設備的使用壽命；
4）可以提高功率因數節能：電動機由定子繞組和轉子繞組通過電磁作用而產生力矩。繞組由于其感抗作用。對區域電網而言，電機在運行時吸收大量的無功功率，造成功率因數低。采用變頻節能調速器后，由于其性能已變為： AC-DC-AC，在整流濾波后，負載特性發生了變化。變頻調速器對電網的阻抗特性呈阻性，功率因數升高，減少了無功損耗。
2 變頻調速器在河南油田機械采油、注水系統、輸油系統中的使用情況
目前在河南油田的采油一廠、采油二廠等生產單位中的抽油機、輸油泵、鍋爐給水泵、注水泵、污水泵等的應用，其節能效果一般都能達到20%甚至更多。
變頻器的應用雖然節能效果比較明顯，但是隨著通用變頻器應用范圍的擴大，暴露出來的問題也越來越多，主要有以下幾方面：
1）諧波問題。變頻器輸出電壓中含有除基波以外的其它諧波，較低次諧波通常對電動機負載影響較大，引起轉矩脈動，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動機出力不足，另外諧波會對供電電源系統產生電力污染，會影響電網系統中其它設備的正常使用。因此變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制；
2）變頻器負載匹配問題。主要考慮電流、電壓和轉矩幾個方面的匹配。電流匹配要求變頻器的額定電流與電機的額定電流相符，對于特殊的負載則要參考電機性能參數，以最大電流確定變頻器電流。電壓匹配要求變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。轉矩匹配主要針對生產機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉矩特性也是復雜的，大體分為3種類型：恒轉矩負載、風機泵類負載和恒功率負載。針對不同的負載類型，應選擇不同類型的變頻器；
3）發熱問題。變頻器的發熱是由內部的損耗產生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為了保證變頻器正?？煽窟\行，必須對變頻器進行散熱，環境溫度以控制在0℃~40℃為宜；
4）適用性問題。目前我油田采油二廠主要采用稠油熱采技術，把蒸汽注入到一口或多口井中，將生產井的稠油采出，因為是蒸汽吞吐，周期開采，這樣就造成開采負荷變化大，抽油機比較適合采用變頻調節器進行節能控制。
3 應用變頻技術的建議
變頻調速器在河南油田中的應用主要集中在抽油機、輸油泵、注水泵、污水泵等方面。在油田注水、油氣集輸、污水抽排、恒壓供水等方面其應用技術已經比較成熟。但是變頻調速器在“磕頭機” 也就是游梁式抽油機和電潛泵控制中的應用還有待進一步發展和提高。
3.1 變頻器選型
針對以上問題，應用過程中選用變頻器首先要搞清電動機所帶負載的性質。不同負載類型，選不同類型的變頻器。并且兩者功率要相互匹配。這樣不僅可以節約投資，使投資回收期更短，而且有更好的節能效果。且良好的選型是保證變頻器長周期安全運行的前提。
3.2 相適應的工作環境
變頻器的安裝環境對其使用壽命來說有著極大影響，變頻器要有良好的運行工作環境，變頻器對環境的要求主要是溫度、粉塵和濕度，環境運行溫度一般要求+5 ℃ ~ +40℃，就我油田情況而言建議工作環境最低不低于-10℃，最高不要超過 55℃。同時要有合適的防塵和防潮措施，以增加設備使用可靠性、延長變頻器的壽命。
3.3 采用自動閉環調整
目前我油田應用的變頻器有許多采用開環控制，人為地根據設備工作負荷調節工作頻率，這樣勢必不能最大限度地發揮變頻器的作用，影響變頻器的節能效果。如果能夠根據實際情況確定相對固定參數，實行閉環自動調整將是最理想的方式。
4 結論
總之，變頻調速技術作為高新技術、基礎技術和節能技術，其應用已滲透到油田行業的各個部門和單位。由于在輸水泵、輸油泵等改造方面，其應用技術已經很成熟，應用也十分普遍，如能不斷總結提高、推廣應用、擴大戰果將對河南油田經濟的發展起到了促進作用，為創造節約型社會立下汗馬功勞。
參考文獻
[1]呂汀，石紅梅.變頻技術原理與應用[M].機械工業出版社，2004.
變頻調速器范文6
關鍵詞：變頻器；故障診斷技術；可靠性
中圖分類號：TM5文獻標識碼：A文章編號：1009—0118（2012）11—0278—01
近年來，隨著我國工業發展速度的不斷加快，對變頻器提出了更高的要求。除要求變頻器應當具備控制智能化和開關高頻化等功能之外，還要求其必須具備足夠的可靠性。由于變頻調速器屬于比較精密的裝置，內部構造較為復雜，從而使得各種類型的故障都有可能發生。為了進一步確保變頻調速器運行可靠性和穩定性，就必須要有一個功能完善的故障診斷系統作為保障，這對于變頻調速器而言是非常重要的。
一、變頻器故障診斷的目的和意義
通常情況下，變頻調速器中的控制電路以及功率半導體器件是整個裝置中最為薄弱的環節，它們的故障發生頻率也是最高的，但由于種種原因的影響，使得這一問題始終沒能獲得有效解決。由于這兩大元器件的問題，間接造成了變頻調速器在工業領域當中的推廣應用受到影響。據相關研究結果表明，在變頻調速系統當中，最容易也是故障發生率最高的是驅動系統中的功率變換器。然而，工業驅動在未來一段時期內的主要發展趨勢是變頻調速系統的廣泛應用，如果在應用過程中，功率變換器經常出現故障，勢必會導致驅動系統失靈，這樣一來必然會對工業生產造成影響，若是故障嚴重時，甚至會引發重大安全事故。為了進一步提高變頻調速系統的運行可靠性，一些設計人員采用了降額設計電路及并聯冗余元件或電路等方法。雖然這些方法能夠在一定程度上提高變頻調速系統的運行可靠性，但是采用這種設計會導致電源成本過高，而且也只能在空間條件允許的場合內使用，在一些空間條件受限的場合內，采用并聯冗余元件或是電路設計的方法受到極為嚴格的限制。為改變這一現狀，一些專家學者提出了逆變器容錯技術，而該技術的核心問題是逆變器的故障檢測和診斷。為此，研究驅動系統中逆變器的故障診斷技術有利于提高逆變器的運行可靠性，進而提高其工作效率。通過以上的分析不難看出，對變頻器進行相應的故障診斷是非常必要的，加大變頻器故障診斷技術的研究力度具有十分重要的現實意義。
二、變頻器故障診斷技術研究與分析
目前，較為常見的變頻器故障報警系統基本上采用的都是快速檢測電路的工作原理，即通過對電路的快速檢測，將變頻器與電動機的實際工況反饋給微處理器，然后由處理器根據預先設定好的算法進行處理后，判斷變頻器及系統是否存在異常，并在此基礎上給出相應的控制及報警信號。雖然這種故障檢測系統也能檢測到變頻器的故障，但是其缺陷也是非常明顯的，如報警所需的時間較長、無法實現精確報警等等。為了改變這一現狀，國內外的專家學者加大了對變頻器故障診斷技術的研究力度，并取得了一定成績。下面本文對變頻器故障診斷技術的一些研究進行分析：
（一）基于專家系統的變頻器故障診斷技術。
該技術主要是通過在多個不同區域內建立變頻器故障診斷的專家系統來實現故障診斷，其工作原理如下：先將變頻器的故障部位進行分離，然后判斷故障的種類及其嚴重程度，隨后采取相應的解決措施，如隔離、修復或是更新等等。專家系統主要由以下幾個部分組成：人機交互系統、知識管理系統、框架網絡診斷算法以及虛擬儀器等等。該系統最大的優點是將專家系統與虛擬儀器技術有機地結合到一起，利用專家系統完成智能診斷，并借助虛擬儀器技術實現了各種不同儀器的協作和數據共享，有效地提高故障診斷及故障修復的效率。但是就當前的專家系統而言，因其缺乏容錯、聯想和自我完善等功能，加之開發一個多功能的專家系統又比較困難，同時借助虛擬儀器技術來實現知識表示以及診斷算法也不太方便。為此，想要使專家系統更加完善，以上問題亟待解決。
（二）基于DSP的故障診斷技術。
該技術主要是通過對整流電路裝置正常與故障運行時的電壓波形進行分析與歸類，再借助預先建立的故障模型實現故障診斷。其工作原理是按照故障的特征值進行相應的診斷定位，然后歸納出實驗算法，在利用DSP系統予以實現。經過大量的實驗證明該方法可以有效地診斷出變頻器故障。因該技術是基于信號處理來實現故障診斷。為此，并不需要診斷對象的精確模型，其優點是適用性強、診斷速度快、靈敏度極高、便于實現。但是該技術也存在一些不足之處，如故障特征值需要按照專家的經驗來進行設定，缺乏一種具有通用性和實效性的設定方法。想要使該技術得以推廣普及這一問題亟待解決。
（三）基于神經網絡的故障診斷技術。
因神經網絡控制系統無需對象的數學模型，所以在一些故障類型及信號間邏輯關系難以描述的場合中引入神經網絡對故障進行診斷是比較合適的。同時由于變頻器本身屬于非線性、強耦合的多變量系統，從而使得想要建立精確的數學模型較為困難，而神經網絡恰恰能夠有效地解決這一問題。通過大量的實踐證明，將神經網絡應用于變頻器的故障診斷當中是可行的，并且效果也比較良好。而神經網絡本身存在訓練樣本獲取困難以及網絡權值的表現形式不容易理解等缺點，這是該技術亟需完善的方面。
三、結論與建議
總而言之，隨著我國工業發展的速度越來越快，變頻器在工業領域內的應用也越來越廣泛。為了進一步降低變頻器在使用過程中故障的發生幾率，并提高其運行可靠性，建議加大對變頻器故障診斷技術的研究力度，并不斷引入新的理論來完善故障診斷技術。只有這樣，才能使變頻器在實際應用中更加可靠，進而充分發揮出自身的價值和作用，推動我國工業健康穩定發展。
參考文獻：
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