变频器发展趋势探析论文

2022-04-22

摘要：近年来，我国无论是科学技术水平亦或是社会经济水平都有所提升，相应的电气自动化技术亦取得了一定的进步与发展。电气自动化技术水平的高低关乎着我国居民生活、生产、劳作的质量，其在电力系统中的应用质量以及未来发展趋势等都能够直接对我国社会的整体发展产生影响。今天小编为大家精心挑选了关于《变频器发展趋势探析论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

变频器发展趋势探析论文篇1：

分布式变频器在汽车焊装车间输送领域的应用

摘要：随着汽车工厂快速发展，应用自动化技术和设备已成为我国汽车制造行业发展的主旋律，制造工艺对调速和节能的要求越来越高。因此基于现场总线的分布式变频器技术得到了广泛的应用，分布式变频器能缩短安装调试时间、简化接线、降低额外机柜安装空间、减少干扰等，有利于节约成本和提高生产线可靠性，从而加速了汽车企业的发展。

关键词：分布式;变频器;汽车

0 引言

目前，在汽车厂焊装车间里，变频器技术得到了广泛的应用，本文从技术更新和成本节约的角度本文结合某汽车车企情况，来探讨和研究分布式变频器在汽车领域的应用，最后结合当前形势对分布式变频器发展展望。

1 分布式系统定义

数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个系统分别完成不同的功能，由庞大的系统群构成了一个完整的高度协调的有机综合系统。

2 分布式变频器的特点及应用

分布式变频器的特点是防护等级高、体积小、节省空间、不需要电控柜，可直接用于现场，降低了设备成套的成本。由于变频器放在现场，使得电机到变频器的电缆长度相应变短。随之带来的益处是功率损耗降低、辐射干扰降低，因此，屏蔽电缆和额外的滤波器的费用都可以被省下。

正因为分布式变频器具备了上述特点，所以在具有高度空间延展性的输送系统，比如汽车焊装车间现场，有输送类设备均采用SEW安全型（Safe option）SEW-MOVIFIT变频器;其中，功率较小的输送平移滚床、过度辊床、激光焊大门等设备采用，功率较大的升降辊床、转台、转毂、框架、板式链等设备采用SEW-MOVIPRO，特大转毂采用SEW-MOVIDRIVE。机械压合采用将减速机、电机和驱动器集成为一体MOVIGEAR机电一体化。

2.1 分布式变频器SEW-MOVIFIT在平移辊床上的应用

现场采用防护等级IP69K的1.5kW和4kW的SEW-MOVIFIT FC TECHNOLOGIE S11（safe option）变频器，这种变频器直接安装在辊床支架上，它可以将现场实际需要的传感器接入到变频器中，它是配有内置变频器和分布式驱动控制装置，主要由EBOX（主动电子单元）和ABOX（被动链接单元）组成，用于控制减速电机。整个箱体具有排污功能和防机械损伤的高抗震功能。

软件方面平移辊床应用SEW应用模块AMX1001操作模式Rollenbahn Modus模式。激光焊大门用SEW应用模块AMX1001操作模式V/R Modus模式。这种两种模式可以直接将信号线接到MOVIFIT模块里，在软件设置启停和减速，操作方便、快捷，参数少，简单易懂。

2.2 分布式变频器MOVIPRO在升降辊床、转台、转毂应用

现场采用2.2-15kW的 SEW-MOVIPRO ADC mit S11系列变频器。例如升降辊床通过变频器控制电机将车身从工位上方降落到工艺孔中，将车身固定在工艺孔中，利用机器人固定轨迹将车身焊接在一起。转台、转毂主要利用旋转将零件从上件口转动到机器人工作位置，利用机器人流水作业将车身小件拼装在一起。它们都利用Hiperface编码器进行精确定位，并且在刻度口开口处安装位置开关，实现传感器位置校对。

变频器SEW-MOVIPRO ADC mit S11由功率单元、通讯单元、控制单元和电源单元组成。软件方面应用SEW应用模块AMA0801操作模式，可以采用电机编码器、外部编码器、电机和外部编码器组合方式应用，利用这种模式可以将设备快速精准的定位。

2.3 分布式变频器MOVIGEAR在机械压合应用

现场机械压合采用SEW公司的MOVIGEAR产品，该产品将电机、减速机及驱动器集成为一体形成机电一体化驱动系统。压合PLC控制发出位置指令，驱动电机运动到指点位置，保持压力经过预压合和终压合两到工序，将车门的内板和外板紧密的装配在一起。

MOVIGEAR不仅将减速机、电机和驱动器集成为一体，产品在设计阶段就充分考虑了集成的概念，MOVIGEAR具有超高的效率从而降低了能耗成本。各个部件集成并协调工作，有效的延长了使用寿命，提高了系统的可靠性。更为重要的是基于这三部分的组合实现了驱动技术的优化利用，能效等级达到超高效电机标准，该产品充分体现了节能的经济优势，确保了稳定可靠的运行。与传动驱动器件相比节能比例高达50%。（图1）

3 集中控制方案和现场分散控制方案比较（图2）

①节省控制柜空间; ②现场线缆明显减少;

③现场施工工作量下降; ④故障点显著下降;

⑤维护成本下降;

⑥项目改造非常方便，无需改动电气部分的硬件结构。

4 分布式变频器发展趋势

①环保化。降低使用过程中的噪声;减少网侧跟负载侧的谐波分量;减少电动机的转矩脉动;降低开关损耗;实现清洁电力技术转换。

②专业化。总结某一类负载的特性，结合行业本身需求，制造有针对性地变频器。例如：某汽车型号专用变频器等。

③一体化。把参数辨识系统、PLC控制器、PID调节器及通信单元等相关功能部件有选择地集成到内部组成变频器和电动机的一体化组合机。

④方便化。更换更加容易，参数设置更加方便，维修设备解决问题更加快捷，大大了节约了时间，提高了设备的开动率。

5 结语

应用分布式变频器给汽车行业制造生产上带来了很多便利，但是随着当前汽车生产线变得愈来愈复杂，对于分布式电机控制系统的要求也愈来愈高。在未来，应在简化接线、调试时间缩短、线缆连接更少、减少干扰、提高生产线的可靠性等诸多方面亟需改善，从而提高汽车焊装的质量和速度。

参考文献：

[1]孙永芳，张刚.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].科技创新与应用，2019（35）：177-178.

[2]丁焕，周华.汽车工厂焊装车间输送系统自动化改造探析[J].时代汽车，2019（03）：10-11.

[3]张巧巧.汽车焊装车间自动化控制技术[J].中国战略新兴产业，2018（04）：107.

[4]李耀军.汽车自動化生产线升降机运行安全分析[J].时代汽车，2019（06）：21-22.

[5]大众-VASS标准硬件安装方式.

作者：刘坤鹏何军

变频器发展趋势探析论文篇2：

电气自动化的发展趋势以及在电力系统中的应用分析

摘要：近年来，我国无论是科学技术水平亦或是社会经济水平都有所提升，相应的电气自动化技术亦取得了一定的进步与发展。电气自动化技术水平的高低关乎着我国居民生活、生产、劳作的质量，其在电力系统中的应用质量以及未来发展趋势等都能够直接对我国社会的整体发展产生影响。因而需要各相关单位以及工作人员能够加强对电气自动化技术的关注与研究，意在借助更完美的技术来促进我国社会的进步。本文着重分析了电气自动化技术在电力系统中的应用以及其发展趋势，有望进一步地推动电气自动化技术的发展。

关键词：电气自动化;电力系统;技术应用

引言：

现阶段，电气自动化技术在我国生产、生活等各个领域中的应用十分广泛，电力系统运行的质量甚至能够直接对我国居民的生活质量造成影响。由此，在电力系统中有效地运用电气自动化技术，不仅能够在一定程度上提升广大用户的用电安全，还能够起到优化企业管理模式的作用，进一步地提升其经营与管理水平，以保证企业经济效益的最大化。由此，对电力系统运行中电气自动化技术的应用进行分析与研究，无论是针对普通居民亦或是各大小企业、事业单位而言，都具有十分积极的意义及作用。

1.电气自动化在电力系统中的发展趋势

随着社会经济水平的不断攀升，现阶段我国各个领域的用电需求找比以往而言发生了翻天覆地的变化。由此，为满足社会发展与进步的需要，就要求相关企业以及科研单位能够加强对电力系统中电气自动化技术的关注程度，进而能够依托社会大众的真实需求来不断调整、优化相关软件、硬件以及技术的应用水平。依照电气自动化技术的现状以及近年来的发展历程，同时结合社会各领域实际的用电需求，可以将电气自动化技术在电力系统中的发展趋势归纳为以下几点。

1.1变频器由低频至高频的转变

正如上文所述，电力系统中电气自动化老旧、传统的知识、应用技术亦或是软硬件如果不进行及时的调整、升级，就注定会被高速发展的社会所淘汰。传统的低频变频器的确能够在一定程度上保证电力系统的有序运行，但随着电气自动化技术的不断升级，低频变频器所隐含的损耗大、危险系数高等缺陷也逐渐暴露在大众的视野当中。而相较于低频变频器而言，高频变频器不仅能够在不妨碍逆变器工效率的前提下大大减少开关的损耗率。同时也能够进一步地延长电路系统的使用寿命，提升广大用户的用电安全性。由此，在电力系统中电气自动化技术的未来发展道路中，可以观望到高频变频器取代低频变频器的优势及意义。

1.2电气自动化技术呈创新化发展趋势

现阶段，我国正处于高速发展的状态之中，不同领域中新型的科研成果、论文著作等层出不穷，电力系统的发展也称得上日新月异。由此，为了更好地满足广大用户的用电需求，就需要在原有技术的基础上不间断地进行创新，最终达成电气自动化技术持续完善的美好愿景。不仅要保持电气自动化技术的创新性，还要注重相关配套制度的推陈出新，同时也要加强对相关工作人员的管理与培训，如此才能够顺应时代的发展与变化，保障电力系统中电气自动化技术的可持续发展。

1.3电气自动化技术在实际应用中逐渐实现简单化、一体化

尽管电气自动化在我国各大小生产、生活、劳作等活动中的应用水平已经趋于成熟，但是受到工作人员理论知识与技术配置不协调、岗位划分不明确等问题的影响，仍旧会导致在日常的工作环境中出现各种难以避免的失误与问题。凡此种种，都意味着简单化、一体化、统一化的操作将成为未来电力行业的必然发展趋势[1]。为避免在日后的实际工作中出现不必要

的失误与问题，就应该依照过往电力系统运行过程中测量、统治、保护等环节的种种问题，制定出标准的改良与优化方案。将过于繁杂的操作简单

化、尚未统一的程序标准化，从而保证相关的工作人员能够以更从容的心态去面对各种程序、流程，落实电气自动化工作的高效性。

2.电气自动化在电力系统中的具体应用分析

电气自动化在电力系统中的高效应用能够为整个社会创造出难以想象的效益，并且电气自动化技术能够广泛地适用于众多领域之中，但由于本章的篇幅有限，加之不同的研究者的侧重点有所不同，因此本文只针对个别具有一定代表性的方向进行阐述，其余并不做过多赘述。

2.1电气自动化中人工智能技术的应用

与传统电力系统所不同的是，随着人工智能技术的成熟，人们完全可以利用先进的程序来探寻既往工作过程中难以发现的电力隐患，用以提升企业的工作效率。现阶段，各行各业都需要依托大量的电力来辅助其完成日常的工作与生产，而电力系统在长时间的运转过后会不可避免地出现一定量的问题与故障[2]。在此情况下如果采用传统的人工排障方式来对其进行维护，不仅会对相关企业造成大量的资金损耗，同时也会对相关技术人员的生命安全造成一定威胁。而电气自动化技术所具有的自动控制以及程序连接技术都能够在人工智能出现电力问题后，以最快的速度检测出产生问题的原因，同时根据不同的问题匹配出最适宜的解决方案，在有效降低时间、资金成本的同时也能够最大程度地保障工作人员的安全。

2.2电气自动化技术在变电站中的应用

变电站的工作流程主要是通过电力系统去进行电流以及电压高低压之间的转换，是电网系统中至关重要的组成部分。一旦变电站内的工作出现问题，那么其所辐射区域内的整体电力供应就都有可能受到连带影响，最严重时甚至可能会对其周围区域用户的用电造成影响。因此要加强对电力传输工作的稳定性以及变电站安全性的关注，全天候地对各环节的工作流程进行实时监督。但是传统工作模式中的人力监管水平始终无法做到全方位无死角的实时监控，由此也彰显出了电气自动化技术的优势。利用自动化技术，不仅能够实现变电站工作的自动化，同时也能够以人工难以企及的效率来完成相关的检测、上报、处理故障等工作，从根源上避免了重大事故的出现，有效降低企业不必要的损失[3]。

结语：

总而言之，依照实际的应用状态来看，电网中的各个工作环节都具有一定的发展、成长空间。而电气自动化技术所具有的适用范围广、稳定性高、风险低分特点无疑成为推动我国电力发展的重要突破口，同时也是提升我国综合实力的推动剂，能够为我国的可持续发展提供坚实的保障。

参考文献：

[1]李浓.电力系统中电气自动化技术探析[J].产业与科技论坛，2021，20（19）：47-48.

[2]孙震.电力系统中电气自动化技術的应用[J].数字技术与应用，2021，39（08）：51-53.

[3]赵航.电气自动化技术在电力系统中的应用[J].内燃机与配件，2018，（03）：250-251.

作者：魏小孟

变频器发展趋势探析论文篇3：

一种基于PLC控制的新型烟包上包机设计

摘要：针对现有烟包上包机存在的占地面积过大，易发生掉包以及移动困难等问题，设计了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）控制的新型烟包上包机。该设备采用提升链条为输送装置，可以对烟包进行垂直运输，从而减小占地面积;以托盘作为烟包输送的载体，可以使烟包在上包过程中放置平稳，减小掉包的可能性。利用SolidWorks软件完成整机机械结构的三维建模，采用PLC控制系统来控制烟包上包机的上包作业流程。与传统的烟包上包机相比，该新型烟包上包机具有占地面积小，上包作业过程运行平稳，操作简单轻便等优点，可适应多种工作场所。

关键词：烟包;上包机;结构设计;PLC控制

文献标识码： B

我国是世界上第一烟草大国，烟草业税收在我国的税收体系中有着重要地位，是我国国民经济的重要支柱行业，它对国民经济的发展起着积极的助推作用[1]。在整个烟草产业链中，烟叶是最重要的原料，它在运输及仓储等物流过程中都是基于以麻片包装的烟包为基本单元进行作业，物流成本过高，且物流设备较为落后[2-5]。目前，烟包的上包作业普遍采用皮带传输机来完成，这类设备一般占地面积较大、较为笨重且移动困难，难以适应不同工作场所的上包作业需求，同时还存在着易使烟叶质量受损以及安全隐患等问题[6-7]。

针对现有的上包设备存在的问题，本文设计了一种基于可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）控制的新型上包机。该设备采用提升链条作为输送装置，可以将烟包从地面垂直运输到指定位置高度，从而大大减小占地面积;以托盘作为烟包输送的载体，可以使烟包在上包过程中放置平稳，减小安全隐患，避免烟叶质量受损;同时设备底部装有万向轮，可以较为方便地移动，从而可适应多种工作场所。

1 上包机机械结构设計

1.1 主要设计要求

为了解决现有上包过程存在的问题，并能够更好地应用于实际生产，在进行设计时必须遵循以下原则：

（1）上包作业的效率需为每分钟6到10个包，且上包速度可调;

（2）设备的上包高度能够根据具体情况进行调整，最高上包高度为4 m;

（3）设备的机械结构设计合理，应便于移动，且设备的操作简单，易于上手。

1.2 整机结构设计

如图1所示，烟包上包机主要由机架、传动总成以及输送机构组成。

其中，机架是烟包上包机的主要连接和承载部件，其余两个机构均是固定连接在上面，是上包机的基础部件。机架主要由底板、侧框架、中间连杆、左右挡板、限位槽和扩张轮杆等组成;机架主要以焊接和螺栓连接为主，加工工艺性较好，加工精度易得到保证[8-9]。传动总成主要由电机、主轴、传动齿轮和传动链条等组成，是主要的动力部件;输送机构主要由输送链轮、输送链条、传动轴和托盘等组成，是主要的烟包承载部件[10]。

2 上包机关键部件选型

2.1 输送链条选型

烟包上包机采用输送链条进行垂直输送烟包。如图2所示，在输送链上共有7个托盘，拟定最多可有4个烟包同时放置在托盘上。考虑每个烟包和托盘的重量以及链条自身的承重能力，根据机械设计手册选择链条的型号为16A。链条的具体参数如表1所示。

2.2 电机选型

传动机构共有4个链轮，其中链轮组上有3个链轮：1个从动链轮和2个输送链轮，如图3所示。由图可见，在开始工作时，主动链轮通过驱动链条带动从动链轮转动，从而通过输送链轮带动输送链条运动。

为保证上包过程运行平稳，在进行输送链条的选择时，须按照低速链条来处理，即v<0.6 m/s[11]。在本设计中，输送链条运转速度设定为0.3 m/s。

当设备处于最大上包数量时，最大负载约为2 862 N。通过计算得电机功率约为1.1 kW，电机转矩约为29.3 N·m。

根据设计要求，电机选择变频调速电机，同时根据得到的计算结果，最终选择型号为YVF2-132S-4，其主要参数如表2所示。

3 上包机控制系统设计

3.1 上下包作业流程

如图4所示：当设备开始上包作业时，电机4启动，驱动主动链轮3转动，主动链轮3通过驱动链条2驱动链轮组1转动，链轮组1带动输送链条5进行循环往复转动;在驱动机构中，托盘6安装固定在两输送链条之间，并跟随输送链条进行循环往复转动，从而将烟包从地面垂直输送到指定高度位置。

在整个上包作业流程中，当某个托盘将要到达指定上包或者下包位置时，电机会逐渐减速直至在指定上包或者下包位置停止转动，并保持几秒钟，在此期间由工人将烟包放置到托盘上，或者将烟包从托盘上抬离。之后，电机启动，逐渐加速达到预定的转速后，开始匀速转动，完成一次上包或者下包作业。

3.2 I/O需求分析及控制功能分析

为实现循环上包的功能，需对上包机进行有效的控制，本文选择的控制方式为PLC控制[12-13]。根据上、下包作业流程，估算可能需要用到的串口类型、串口数量和I/O点数。上限位选择按钮（选择上包处的限位传感器）2个，下限位选择按钮（选择下包处的限位传感器）3个，正转按钮1个，反转按钮1个，启动按钮1个，停止按钮1个，传感器5个，信号指示灯9个。一共需要输入端子14个，输出端子9个。同时考虑到还要留有一定的I/O余量，故选定I/O点数为40，其中输入端子24个，输出端子16个。

对于电机部分，由于托盘在到达上、下包位置时需要停留几秒钟进行上、下包作业，故电机会频繁地启停。因此，电机类型选择变频电机，同时还应选用能与之匹配的变频器。此外，托盘到达上下包位置时应能及时准确地停下来，故还需要传感器来检测。

操作面板、PLC和变频器之间均采用通讯的方式来发送接收指令，各硬件之间的大致关系如图5所示。工人通过操作面板的人机交互界面，可设置上包电机的运行频率（控制整体运行速度），到达上、下包位置的等待时间，正反转状态，机器启停和所需使用的限位传感器。

3.3 控制系统硬件选型

本文选择欧姆龙CP系列的PLC，其型号为CP1E-N40S1-D。该PLC有40点I/O点数（24点输入，16点输出），同时内置RS232-C和RS-485端口，可与触摸屏和变频器进行通讯。

根据调速电机型号，选择变频器型号为3G3MX2-A4075-ZV1。传感器选择欧姆龙E3Z-FRN11 2M。操作面板为欧姆龙系列NB7W-TW00B触摸屏[14]。

3.4 PLC控制系统设计

图6为PLC逻辑控制框图。

如图6所示，给机器上电后，进入上包模式。判断是否需要修改机器的运行参数，如：改变正反转状态、限位传感器选择、运行频率设置、调节到达上、下包位置的等待时间。

如果需要修改，則在设置好参数并确认无误后按动按钮启动机器。机器启动后，首先检测是否位于限位处。如果位于限位处，则机器暂停几秒后重新运行;如果没有位于限位处，则机器正常运行。就这样循环运行，检测是否位于限位处，直到按下停止按钮才会退出循环，停止工作。

图7为上、下包电机暂停状态梯形图。图7所示程序段的功能是机器启动后进入暂停状态时开始定时，定时结束后变为复启状态，机器恢复正常运行状态。定时时长存放在保持区H1地址内，故可以自行修改数值，并且断电后也能保存数据。

4 结论

本文提出了一种新型烟包上包机，该设备可进行垂直输送，占地面积小，移动较为方便。采用PLC控制，上包速率可调且操作较为简单，自动化程度较高。本设备的机械结构以及控制系统的设计可为相关机械设备的设计提供参考。