矢量控制型变频器在提升系统上的应用.pdf

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1、2012V01．32增刊船电技术I控制技术矢量控制型变频器在提升系统上的应用樊冰1(1．武汉长海高新技术有限公司，武汉430223；刘红兵2崔勇22．中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064)摘要：本文简要介绍了提升系统的组成，利用PLC和通用型变频器实现对提升系统运行控制，分析了提升系统的原理，总体设计方案及变频器的调试方法，并采用软件实现提升系统的监视和控制。关键词：提升系统变频器调试中图分类号：TM921文献标识码：A文章编号：1003．4862(2012)s1．0063．04ApplicationofVector

2、ControlInverterinLiftingSystemFanBin91，LiuHongbin2，CuiYon92(1．WuhanGreatSeaHi-techCo．，LTD，Wuhan430223，China；2．WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wuhan430064，China)Abstract：Thispaperintroducesthecomponentsof，iftingsystem，anddescribestheuseofPLCandgeneralinver

3、tertocontroltheliftingsystem．Itanalysestheprincipleofthesystem，itsoveralldesignandinvertertestingmethod．Itusessoftwaretorealizesmonitoringandcontrolfo，．theliftingsystems．Keywords：liftingsystem；inverter；commissioning随着变频器技术的发展和广泛应用，交流电机逐步代替直流电机应用于提升系统，其中变频器是交流电机调速的核心装置。

4、利用变频器控制交流电机，具有成本较低，机械特性硬度较好等特点，能满足一般传动的平滑调速要求。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。相比之下，其机械特性最终没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。针对这些传统交流变频控制所固有的缺点，可以采用矢量控制变频调速。l矢量控制的基本原理标系下的定子电流厶、厶、厶，通过三相——二相变换，等效成两相静止坐

5、标系下的交流电流Ial、厶1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流kl、厶1(Ll相当于直流电动机的励磁电流；五1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参

6、数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。矢量控制变频调速是将异步电动机在三相坐2提升系统的特点收稿日期：2012．07．05作者简介：樊冰(1984一)，男，助理工程师。研究方向：自动化。和一般的水平传动系统不同，提升系统的负载通常在竖直方向上受到重力的作用，如果电机在拖动负载时控制方式不当，输出转矩不够，容63船电技术『控制技术2012V01．32增刊易造成溜车、下坠等事故，所以大部分提升装置要充分考虑其安全可靠性，必须配备抱闸系统。负载在下降过程中，电机会处于发

7、电状态，即变频器处于能量回馈状态。为了防止变频器产生过电压的现象而跳闸，需要制动单元和制动电阻来消耗回馈能量。或者配备带回馈制动功能的变频器将制动产生的能量回馈到电网中。3系统设计提升装置由主拖动电机、减速机、机械制动器、滑轮、钢丝绳、平衡重和负载组成。主电机的其中一端与机械制动器相连，另一端通过联轴器连接到减速机输入端，减速机输出端与滑轮相连。钢丝绳缠绕在滑轮上，其中一端挂接平衡重，另一端挂接负载。整个系统由图1所示：工业计算机传感器电机轴端图I提升系统示意图鬈§、‰⋯传感器检测位置)r变频电机图2控制系统结构示意图通过变频器控制

8、电机旋转方向和力矩，实现被提升对象上升和下降。所以控制变频器运行方式，就是控制整个提升系统的核心部分。提升控制系统由PLC，变频器和工业计算机组成，基础自动化网络拓扑图如图2所示。主控制系统硬件采用S7—300系列PLC，用64于全线