橋式起重機矢量變頻調速電源

1調速系統方案

橋式起重機有主鉤、輔鉤、大車(chē)、小車(chē)電機，都需要調速,因而各有獨立的調速系統。其中主鉤、輔鉤是重力性負載,要求恒力矩，位能變化大，須四象限運行，性能要求高，調速系統最為復雜。橋式起重機起動(dòng)轉矩大，低速時(shí)大力矩輸出，負載變化劇烈。而一般v/f控制、轉差頻率控制的變頻器無(wú)法滿(mǎn)足其要求。因為磁通矢量控制方式是將定子電流分解成產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量和與磁場(chǎng)相垂直產(chǎn)生轉矩的電流分量，分別進(jìn)行任意控制，二者合成的定子電流供給電動(dòng)機，因而采用磁通矢量控制方式的變頻器，調速范圍寬、過(guò)流抑制能力強、轉矩控制性能好，尤其可以控制靜止轉矩，滿(mǎn)足起重機的要求。

當橋式起重機的主鉤電動(dòng)機快速制動(dòng)或帶一位能負載時(shí)，電動(dòng)機工作于發(fā)電狀態(tài)，電動(dòng)機轉子軸上的動(dòng)能或負載上的勢能將轉變?yōu)殡娔?，使系統能耗大、變頻器直流端口產(chǎn)生很高的泵升電壓，制動(dòng)力矩偏小，因此要求系統主電路具備能量回饋再生制動(dòng)功能，將電動(dòng)機轉子軸上的動(dòng)能和負載上的勢能轉變?yōu)殡娔芑仞伒诫娋W(wǎng)。才能提高節能效果,獲得較大的制動(dòng)力矩。并能滿(mǎn)足主鉤電機四象限運行的要求。

日本fr－a241e系列吊車(chē)、起重機專(zhuān)用變頻器，具備磁通矢量控制模式,采用正弦波pwm控制,特別裝備有專(zhuān)為控制吊車(chē)和完成自動(dòng)調整功能的智能軟件，內置能量回饋再生制動(dòng)單元和交流輸入電抗器，完全滿(mǎn)足橋式起重機的工況要求。能量再生如圖1所示。

2工作原理

主鉤主電路及控制電路如圖2所示。

圖2中，r1、s1接入電網(wǎng)，是為了變頻器出現故障時(shí)保持住故障狀態(tài)，便于控制和分析原因。stf－sd（或str－sd）閉合便能保持正轉（或反轉）狀態(tài),直到stop－sd端子斷開(kāi)才停止。rh、rm、rl的不同動(dòng)作組合，可使變頻器多段速運行。主鉤電機的負載是恒轉矩負載，低速時(shí)要有大轉矩輸出。通過(guò)對矢量變頻器的t/f曲線(xiàn)的分析,可以理解對主鉤電機的控制應采用順序起、制動(dòng)控制。所有的時(shí)序和端子均由plc控制，簡(jiǎn)單可靠。

矢量變頻器t/f曲線(xiàn)如圖3所示。

當變頻器得到正轉命令后變頻器輸出頻率上升至3hz時(shí)（此刻變頻器已能通過(guò)電機輸出足夠大的起升力矩）,端子fu輸出低電平，cr1吸合，控制mc2吸合,電磁鐵b1松開(kāi),此信號回饋到變頻器。電機開(kāi)始運轉并上升至設定轉速。當減速停機時(shí)，如果過(guò)早制動(dòng)，就會(huì )磨損抱閘機構，縮短機械壽命；若在電動(dòng)機停轉時(shí)才進(jìn)行制動(dòng)，電磁制動(dòng)滯后動(dòng)作引起輸出力矩不足使重物跌落。因此在電機減速制動(dòng)時(shí)，將能量回饋再生單元投入運行，采用低速制動(dòng)的方法，當變頻器頻率下降至6hz時(shí)，接觸器mc2斷開(kāi)、電磁制動(dòng)機構動(dòng)作、電磁鐵b1抱閘、主構電機停止，從而克服了上述缺點(diǎn)。并且當變頻器故障或提升限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，接觸器mc2斷開(kāi)，電磁鐵b1抱閘，主鉤電機停止保持住重物。使系統具有更高的安全可靠性。

3矢量變頻器調速系統的優(yōu)點(diǎn)

變頻器調速系統電動(dòng)機機械特性如圖4所示。

從圖4可以看出，矢量變頻器大大改善了電動(dòng)機的機械特性，基本上為一族平行的直線(xiàn)，具有制動(dòng)力矩大的機械特性，完全實(shí)現了寬范圍的無(wú)級調速。

采用專(zhuān)用變頻器調速系統改造后的橋式起重機，重載低速起動(dòng)可靠、運行穩定，加減速時(shí)間的設定使各擋起制動(dòng)速度相當平穩，控制精度高。利用頻率檢測信號控制制動(dòng)器開(kāi)閉，徹底解決了溜鉤問(wèn)題。利用電源回饋技術(shù)把電機的再生能量回饋電網(wǎng)，既提高了系統的效率，也提高了系統的安全性。plc的控制，減少了故障點(diǎn)，使系統的可靠性進(jìn)一步提高。

4結語(yǔ)

橋式起重機變頻調速系統對電機沖擊小，調速性能優(yōu)良，節能效果顯著(zhù)，減少了維修工作量，提高了工作效率。