摘要：电力拖动和变频调速技术是推动现代工业发展的一个重要方面。本文在总结了电力拖动变频调速系统工作路线的基础上，对其技术内容和安全防护内容进行了论述，以期为今后的电力拖动系统的发展打下坚实的基础。

关键词：电力拖动;自动化控制;安全保护

1 电力拖动系统与自动化的工作路径

随着计算机技术的不断发展，电力拖动系统的自动控制可以通过编程软件完成，包括模块化、编程、逻辑处理等。同时，在自动控制方面，也可以针对不同的生产需求，设计出不同的自动控制方案，保证了生产的目的。同时，为了加强其自动化控制的有效性，还可以为有关人员探讨 PLC自动控制技术在实际中的应用提供一条新途径，从而提高系统的性能。因此，在对电力拖动系统进行自动控制时，必须对相关参数、数量等进行综合评估。①在电机功率设置方面，为了达到自动控制的目的，必须选用标准来选择适配的电机型号，对电机在使用过程中会发生的异常现象进行分析，如升温过快、过载能力不够等，这对加强拖动系统的工作能力至关重要。②根据目前的技术发展，目前的电力拖动自动控制系统中的电动机主要有交流电动机和直流电动机两种，由于成本和其他原因，一般的企业都会选用便宜的交流电动机。当企业的生产需求比较特殊时，可以选用更好的调速特性的直流电机，以改善其运行状况。

2 电力拖动与自动化的关键技术分析

2.1 基于自动化的电气控制线路设计

在电力拖动系统的电气控制线路的设计中，要根据不同的生产要求和工作环境，合理地选用相应的电气控制线路。同时，也有学者提出，在电力拖动设备电气控制线路的选取上，应从局部设计开始，将各个部件联系起来，形成一条完整的线路。另外，在电气线路的设计中，还必须考虑到以下几个问题：①为了满足设备和工艺的需求，必须准确地设计线路，保证线路设计的安全可靠。②根据生产情况，尽可能简化控制线路，减少不必要的电气元件和接触器。因此，在设计时，要充分考虑到实际情况，尽量缩短导线的长度，从而减轻维修的困难。③在设计过程中，要努力实现由一种控制模式向另一种控制模式过渡，以适应企业在各环境中的生产需求。

2.2 基于PLC的电力自动化

利用 PLC技术，可以有效地改善电力拖动设备的工作性能。根据目前的技术应用，目前最常用的是电力拖动自动开关量控制，而目前已有的技术，可以通过设定功率拖动的模拟量等方式，实现数字和模拟的信号转换，在此过程中，开关量 I/O由执行运动控制命令和与传感器对接;或通过 PLC，通过电力拖动设备来使电动机的单轴多轴转换等，达到高效的数据传送。

1）一种序列式的控制方法。在电拖车的自动化改造中，采用 PLC代替了传统的继电接触控制，使其达到了自动化程度。因此，在自动化改造时，可以利用 PLC进行有效的线路控制，使输出和输入功率相结合，从而防止拖动式电力拖动系统产生输出编程和输入编程交互的问题，从而使自动化技术更加稳定。为了加强电力拖动系统的自动控制，采用了光电耦合方式进行连续控制，从而增强了电力拖动系统的稳定性。

2）控制电源的开关。在 PLC设备的辅助下，对开关量进行有效的控制，并对备用电源的断路器进行控制，提高断路器的使用性能，提升设备使用的可靠性。因此，在 PLC控制方式下，可以实现对电力拖动的分闸，使其能适应不同的生产情况。在自动化改造中，借助 PLC的自动化优势，可有效地降继电接触器的整体数量，提高系统的抗干扰能力，以适应复杂环境下的生产需求。

3）数据的自动传送计划。在此过程中，通过把由系统识别的功率拖动信号存储到暂存器中，可以将动态地反映输入端到输出端的锁存器状态，从而帮助用户功率拖动信号迅速转换成数字信号，并在 PLC系统中实现，从而使工作人员充分掌握功率拖动的自动化程度。同时，在电力拖动自动化领域， I/O模块可以分为两类：电流型和电压型;根据模拟的数量，它可以分成12比特、14比特和16比特;根据绝缘的类型，可以划分为继电绝缘、晶体管绝缘等。目前，利用 PLC进行电力拖动的自动化已有许多实例，如三菱企业的FXI-20MP，这种电路 PLC程序设计，可以快速地检测电力拖动设备的工作状况，同时，由于 PLC和机械控制的关系，可以显示系统触点的 ON/OFF状态，并将设备的这种信息显示在 LED屏幕上，从而真正实现了对电力拖动系统的自动控制。根据仿真结果，有必要对电力拖动系统的使用性能进行评估，对其使用过程中所存在的风险进行分析，实践表明，将PLC技术运用于电力拖动系统中，能够明显地提高线路的控制效率，达到了自动化生产的需要。

2.3 安全保护技术

在电气拖动自动化过程中，存在着许多的安全问题，对其自动控制的效果有很大的影响。由于短路引起的电流会导致绝缘装置的损坏，而在强电流的作用下，会使电动机的线圈和装置发生故障。因此，要防止这种情况的出现，就必须引起有关部门的高度重视，保证电缆 PE和 N电缆的绝缘，严禁将它们混用。通常情况下，单相接地故障有较为明显的等级之分，通常超过100 mA的是火灾防护，为了保证系统的安全，必须增加单相接地保护。②电气拖动自动化系统在运行时，由于长时间的使用或将导致运行不稳定和潜在系统故障等等问题，如果不能及时解决这些问题，就会造成电机损坏等安全隐患。因此，在自动控制系统的控制装置中，可以选用绝缘材料和耐热材料，从而确保电力拖动自动化系统的稳定。

3 变频调速技术

变频调速是一项十分重要的技术，它的目的是优化调节电源的输出频率来实现电动机的速度控制。变频技术的优越性也有很多，变频技术是通过将电源的输入频率与电动机的速度成比例来实现对电动机的控制，并将变频技术与其它科技、信息技术有机地结合起来，能够有效提高机器的操作效率和使用的便利性。随着技术原理和实际运用的不断提升改进，变频调速的效果和性能也在飞速发展，同时对于工业发展而言，也对变频调速技术提出了更高的要求。变频技术在工业界的发展中得到了广泛的重视，至今为止，人们对变频技术的研究还仍在继续，控制效果还在不断的提高，这也是工业上实现电自动化系统提升的重要保障。目前，变频技术已广泛地应用于各大企业的生产过程中，对工业和生产的控制都有很大的影响，而变频技术正逐步取代传统的直流技术，变频技术的发展也将是未来电力自动化发展的一个重要趋势。

4 变频调速技术应用意义

在电力自动化领域，特别是电力拖动技术领域，变频调速技术是一项高难度的技术工程，它是一项对技术人员要求较高的技术门类。自三相交流异步电动机问世后，其调节技术也随之发展。由于其具有的优越性，变频技术已被广泛应用于各行各业。随着时代的发展，传统的制程、调速技术已不能适应现代人民的生产和生活需求，变频技术的优越性越来越突出。无论在哪变频技术都可以极大地提高工业设备的工作效率和自动化程度，有效地保证了设备生产过程中的工艺和加工精度，同时还可以实现电机的无级调速，提高产品的质量。在实际应用中，变频技术还可以有效地降低工业生产设备的体积，降低设备占用空间，保证在现有的大部分工厂中，降低设备的实际占用率。设备的容积缩小也意味着设备的重量降低，从而减轻了生产设备的运输压力。重工业设备最显著的特征就是体积大、重量大，为制造企业增加了大量的运输负担，而采用变频技术可以有效地减轻设备的重量和体积，从而可以直接降低制造企业的运输压力，降低运输费用，同时还可以有效地减少金属消耗。多年来的经验证明，传统的调速技术在运行时会对电动机的寿命产生直接的损害，这是由于在电机启动的过程中，未能良好的控制好转矩，导致电动机在起动时会对电网产生冲击，长期下去会对电动机产生不可挽回的损坏，电动机的寿命也不会太长。而变频技术则可以有效地帮助电机进行软起动，这就是所谓的平稳起动，这样可以避免对电网的影响，保证电机的使用寿命，减少设备的损耗。而在风电场中，变频技术也起到了非常关键的节能效果，仅仅是开环和闭环控制，就可以达到60%的电量，这是一种非节电效果。

5 变频调速技术的应用

5.1 优化保护装置

保护是机械和电子设备中的一个重要部件，该部件对于相关设备正常工作起着关键作用，一旦发生故障，将使其无法探测到危险信号，而机械电子设备一旦发生故障，将会引起严重的问题，从而影响到整个自动化过程的正常运转。为改善保护装置的工作品质，采用变频技术代替传统的保护措施，采用变频技术对机械或电器的脉冲或电流进行记录，以实现对保护装置的实时监测。如果在信号发送后，没有得到任何的反馈，那就是保护存在问题，要根据设备的状况进行检验，并解决相应的问题，保证设备能够正常工作。采用变频技术进行保护，既可以为设备的正常工作增加一道保障，又可以为维护人员提供相应的数据支持，从而减少故障的发生概率。

5.2 控制等速区间

电力设备在等速范围内的应用，利用变频技术可以通过信息系统来控制设备的工作状况，在电动机驱动设备工作时，变频技术会根据电动机的工作能力来发送相应的信号，比如在电动机超速、超载的情况，它就会发出警报，并由相关的设备来保护和控制。变频调速系统还会采取相应的措施来降低电动机的转速，使电动机转速在安全的范围之内。一般在等速范围内，装置马达的运转速度应为规定值的15%，若超过此值，则必须采用变频器减慢转速，以保证等速范围内的稳定。维护人员应密切注意系统在工作过程中的各种参数，并设定适当的控制值，以保证变频调速的效果。

5.3 优化减速区域

减速区部分还可以采用变频技术，它既能用于等速范围内的超速控制，又能在减速区间进行低速控制。这是由于在设备减速装置没有充分发挥出应有的关键性作用，从而造成了资源的浪费。在变频器的导向下，电力自动化系统将对控制和保护进行管理，从而保证了整个系统的良好运行。另外，变频技术还可以监测减速区内的各种转速，如果设备在某个不能正常运转的前提下，那么自动控制系统就会根据数据进行分析，调整设备的工作状态，并将其反馈给技术人员，让技术人员对其进行优化，这样既可以提高设备的工作效率，又可以保证自动化设备的工作稳定，有效地控制系统的减速。

6 结语

将电力拖动系统与变频调速技术有机地结合起来，可以最大限度的提升电力拖动系统的性能。为了进一步改善设备的工作质量，必须深入理解 变频调节技术在电力拖动自动化技术中的应用，并对其技术路线进行优化，以减少事故发生的概率，从而为生产稳定的整体提升打下坚实的基础。

参考文献

[1]姜晋子.浅谈如何对电力拖动控制系统进行PLC改造[J].电子世界，2019.