基于四象限矢量变频器的起重机控制方案设计.pdf

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1、基于四象限矢量变频器的起重机控制方案设计2．广州东芝白云菱机电力电子技术确限公’{⋯一嚣一鳃胍2起重电瓣起重机的调速控制包括起、制动和匀馓速运行的速度拄制。日日里巾作者简介：冀王涛(1966-一)，女，吉薹林省吉林币藏人’创飘仅’～‘聊究。第6期王涛等：基于四象限矢量变频器的起重机控制方案设计47线电机转子串电阻进行调速的控制方式，其实现如图2所示。转子串电阻的调速控制方式只能够实现有级调速，不能在生产过程中实现连续调速运行，且不节能。J一婴曼’固有一。{＼下放(制动)下放(反向电动)————～a转子电路接线b转子串电阻的电动、制动工作特

2、性图2起重机转子串电阻调速控制起重机在进行恒加速、恒减速工作时，转子串电阻的调速系统很容易造成过放和过失事故，安全性较差。在起重电机转子回路、控制回路中，需要连接的设备和控制元件多，控制系统接线复杂，故障率高。除此之外，在起重机的启动和制动过程中，电能消耗较大，不能做到经济运行。由此可见，起重机转子串电阻的运行方式已不适合现代生产过程_2]。随着科学技术水平的不断提高，交流变频调速技术在起重电机调速控制中的应用越来越被重视。它不仅实现了无极调速。在生产运行过程中，还大大降低了电能消耗，实现经济运行。因此，交流变频调速控制在起重机控制系统的

3、应用必将有较好的发展前景。3起重电机对变频调速系统的技术要求起重机在提升机构的实际工作中，对变频调速系统工作性能要求较高。起重机变频调速系统必须满足的条件有：1)安全性要求。起重机变频调速系统除了能够在各种工作环境中正常工作外，对短路、过载、缺相、堵转、过压、过热等常见故障有可靠的保护功能。起重机提升机构在重物开始升降或停住时，容易造成溜钩问题。变频调速控制系统应设计相应的解决方案。2)调速性能的要求。变频调速控制系统可以实现无极调速，四象限运动。起重机在加速或减速运行过程中，应能够满足平滑性要求、有足够大的调速范围、定位控制准确性好。在

4、恒转矩低速运行时，应保证速度的平稳、保证调速范围内工作点长期安全稳定运行。3)经济性要求。采用先进的能量回馈制动方式，回馈制动过程转子的电流流回电网，降低电能消耗。4)起、制动力矩的要求。起重装置对启动力矩、低频力矩、加速力矩和制动力矩都具有严格要求。起重机变频调速控制系统应满足各种工况下的力矩要求，具有较强的过载能力、矢量及转矩控制能力，实现大转矩输出。同时，还应具备可用编码器闭环调节功能。5)数字化、可视化、网络化、智能化的要求。在设计起重机变频调速系统时，应充分利用现代先进技术，实现系统的数字化、可视化、网络化和智能化需求。综上所述

5、，起重机提升机构变频调速系统应选择动态性能好的矢量变频器。同时，为了实现经济运行方式，宜选用带有回馈逆变回路的变频器。4起重机变频调速方案设计4．1变频器选择起重机提升机构变频调速控制应首选具有四象限运行功能的矢量变频器。国外主流变频器中，西门子的6SE71变频器是一款可视化智能全数字式交一直一交电压直接控制型的三相交流异步电动机变频调速控制产品。该产品具有非常好的拖动系统，快速稳定驱动调速控制性能，以及较大的启动转矩。通常情48广东石油化工学院学报2015正况下，可以使电机拖动系统启动瞬间达到额定负载的150％。国产变频器中，英威腾矢量

6、变频器作为国内变频器一线品牌，CHA100系列高性能四象限矢量变频器是专门为提升机而设计的，已广泛应用于提升机械。通过比较国内外两款变频器(如表1所示)，在实践中应首选英威腾CHA100四象限矢量变频器。表1西门子6SE71变频器与英威腾CHA100系列四象限矢量变频器的特征4．2提升机变频调速控制方案提升机变频调速控制主电路接线方案，如图3所示。1)控制方式。cHA100矢量变频器有3种控制方式：有PG的矢量控制、无PG的矢量控制、恒V／F的控制。提升机变频器通常选用有PG卡的矢量控制方式。2)电机参数自学习整定。为了达到更好的控制效果

7、，使用前CHA100变频器需要对电机参数进行自学习整定。通过功能代码P0．07设置的自学习过程，按照一定的操作顺序进行参数自学习。参数自学习有旋转参数自学习和静止参数自学习。旋转参数自学习时需要自学习前将电图3提升机变频调速主电路接线图机与负载脱开，使电机处于静止、空载状态，否则自学习的结果可能不正确。静止参数自学习过程则不需要电机与负载脱开。3)溜钩处理。变频器在有PG矢量控制模式下，0Hz运行时可输出180％额定转矩，转矩响应时间20ms以内，完全可满足吊车的应用要求，有效避免溜钩问题及起停抖动问题。同时，用变频器运行信号作为电磁抱闸

8、的控制信号，更为安全可靠。4)综合控制。起重机械一般包括：提升机构、行走机构和横动机构。用PLC对提升机构、行走机构、横动机构进行集中控制，方便实现多种功能协调控制。其电气综合控制原理如图4所