時(shí)間:2011-12-01 15:36:52來(lái)源:xuliyuan
一、起重機(jī)技術(shù)特點(diǎn)
對(duì)于起重行業(yè),國(guó)產(chǎn)變頻器一直很難進(jìn)入,主要是因?yàn)閲?guó)內(nèi)沒(méi)有幾家有真正的好的矢量型變頻器,藍(lán)海華騰變頻器改變了這一現(xiàn)實(shí),藍(lán)海華騰變頻器是真正的矢量型變頻器,其主體團(tuán)隊(duì)都來(lái)自世界500強(qiáng)的企業(yè),在變頻器行業(yè)擁有數(shù)十年的研發(fā)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),全面掌握變頻器核心技術(shù)。
起重這個(gè)行業(yè)要求變頻器具有的特點(diǎn):
平穩(wěn)、可靠,有良好的低速就位性能.。變頻技術(shù)的飛躍發(fā)展,特別是矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的應(yīng)用,變頻技術(shù)日趨成熟,以其寬廣的調(diào)速范圍、較高的穩(wěn)速精度、快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及能在四象限作可逆運(yùn)行特性,其應(yīng)用位居交流傳動(dòng)之首,其調(diào)速性能完全可以和直流傳動(dòng)相媲美,并有取代之趨勢(shì)。
起重機(jī),其核心機(jī)構(gòu)是起升機(jī)構(gòu),在起升機(jī)構(gòu)上采用變頻調(diào)速必須解決的關(guān)鍵技術(shù)為:
◆ 低頻時(shí)能保證恒轉(zhuǎn)矩輸出,以避免低頻時(shí)滿負(fù)載工況下發(fā)生帶不動(dòng)負(fù)載的現(xiàn)象;
◆ 滿負(fù)載時(shí)在空中制動(dòng)停車或再提升時(shí),不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象;
◆ 電動(dòng)機(jī)減速或重載下放時(shí),再生制動(dòng)能量必須迅速釋放;
◆ 實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速,輕、空載起升速度提高一。
于上述問(wèn)題,我們?cè)谠O(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用調(diào)試中是這樣解決的:
以藍(lán)海華騰V6變頻器為例,變頻器具有三種控制模式,第一種為無(wú)編碼器矢量控制1控制方式;第二種為無(wú)編碼器矢量控制2控制方式;第三種有編碼器矢量控制2控制方式,即常說(shuō)的閉環(huán)矢量控制方式。我們選用第三種控制模式,閉環(huán)控制的速度反饋采用增量式脈沖編碼器,系統(tǒng)具有足夠的調(diào)速硬度和良好的低頻轉(zhuǎn)矩特性,即使在0Hz電機(jī)也能以180%額定轉(zhuǎn)矩輸出,以避免低頻時(shí)滿負(fù)載工況下發(fā)生帶不動(dòng)負(fù)載的現(xiàn)象。
起升機(jī)構(gòu)有機(jī)械制動(dòng)器,當(dāng)變頻器作為調(diào)速手段時(shí),在起升機(jī)構(gòu)上升或下降以及在空中停止的瞬間,機(jī)械制動(dòng)回路與變頻器加、減速時(shí)間的匹配是一個(gè)非常關(guān)鍵的方面;在工作過(guò)程中,既要防止溜鉤現(xiàn)象的產(chǎn)生,又必須防止由于時(shí)間匹配不當(dāng)而引起松閘太慢或抱閘太快現(xiàn)象。若匹配不當(dāng)可能引起電機(jī)的堵轉(zhuǎn)導(dǎo)致變頻器保護(hù)跳閘,致使工作中斷。在實(shí)際應(yīng)用中,我們通過(guò)在啟動(dòng)時(shí)控制起升制動(dòng)器延時(shí)松閘,停止時(shí)控制變頻器零速信號(hào)進(jìn)行抱閘能較好的控制溜鉤現(xiàn)象。
對(duì)再生制動(dòng)能量的處理方式有兩種,一種是用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來(lái)吸收,另一種是通過(guò)在直流側(cè)設(shè)置公共母線的逆變橋使之回饋到電網(wǎng)。采用能耗電阻的方式,在制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的選擇上應(yīng)考慮到起升機(jī)構(gòu)屬位能性負(fù)載特性,不能按制造廠商推薦使用的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的容量,必須增加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的容量,電阻的阻值決定著制動(dòng)電流,也就是決定著制動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短,在起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中長(zhǎng)時(shí)間的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性決定需要考慮的并不是它的阻值,而是它的功率,即在設(shè)計(jì)中把制動(dòng)電阻的功率增加了一倍,保證再生制動(dòng)能量迅速釋放。
采用公共直流母線下的多逆變器驅(qū)動(dòng)方式, 使系統(tǒng)電路形式簡(jiǎn)潔、緊湊。再生制動(dòng)能量采用回饋到電網(wǎng)的方式,這是因?yàn)榭紤]到起升機(jī)構(gòu)重載下放時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須由大量的制動(dòng)電阻來(lái)吸收。另外,當(dāng)任意兩個(gè)以上的機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)行時(shí),若某一機(jī)構(gòu)傳動(dòng)電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí),其再生制動(dòng)能量可經(jīng)直流母線直接供給處于電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī),可大大提高能量的再生利用率。但采用再生制動(dòng)能量回饋方式價(jià)格較貴。
系統(tǒng)由一個(gè)整流/回饋單元加多個(gè)逆變器組成,逆變器的數(shù)量取決于整個(gè)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)所需的逆變器個(gè)數(shù),整流/回饋單元為各逆變器提供公共直流母線(COMMON DC BUS),它除了設(shè)有整流橋外還設(shè)有逆變橋,當(dāng)電機(jī)處于減速或重載下放工況使直流母線電壓升高時(shí),其逆變橋開(kāi)始工作并將再生制動(dòng)能量回饋至電網(wǎng),從而使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四象限可逆運(yùn)行。
50Hz以下實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,空鉤或只帶吊具時(shí)可運(yùn)行在50Hz以上,速度提高一倍,實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速, 若PLC與變頻器控制為通訊方式,起升速度控制可隨載荷自動(dòng)升速或降速。PLC檢測(cè)吊重起動(dòng)時(shí)的電流值進(jìn)行控制,也可通過(guò)超負(fù)荷限制器的重量信號(hào)來(lái)控制恒功率升速,提高生產(chǎn)率。
二、變頻調(diào)速技術(shù)在起重機(jī)電氣傳動(dòng)上的應(yīng)用具有以下特點(diǎn)
◆ 變頻系統(tǒng)與直流傳動(dòng)方案相比,可以不用制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維護(hù)麻煩的直流電動(dòng)機(jī),而選用方便、 節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的交流電動(dòng)機(jī).。
◆ 變頻系統(tǒng)與常規(guī)電氣控制方案相比,省去了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的大功率電阻、加速接觸器和電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)交流接觸器。
◆ 電機(jī)加減速時(shí)間可調(diào)整,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng),軟停止,速度變化平滑,運(yùn)行平穩(wěn),低速性能穩(wěn)定。
◆ 能滿足起升機(jī)構(gòu)對(duì)調(diào)速硬度、低頻轉(zhuǎn)矩特性及四象限運(yùn)行的要求;可以長(zhǎng)時(shí)期低速運(yùn)行;能有效的防止重載空中溜鉤現(xiàn)象。
◆ 采用矢量控制閉環(huán)方式,0Hz時(shí)起升電機(jī)也能以額定轉(zhuǎn)矩輸出。實(shí)現(xiàn)零速抱閘,可以全速受控,減少抱閘閉合時(shí)的振動(dòng)及抱閘磨損。
◆ 無(wú)需采用機(jī)械變速裝置,利用變頻調(diào)速50Hz以上恒功率調(diào)速方式即可將空鉤及輕載工況的起升速度提高一倍,類似于直流電機(jī)的弱磁升速方式,可大大提高生產(chǎn)率。
◆ 配用PLC后,控制柜體積大為減少,元件少,若和變頻器之間采用通信方式,則無(wú)需使用PLC I/O接口及變頻器輸入端子。
三、藍(lán)海華騰變頻器的結(jié)構(gòu)與保護(hù)
◆ 變頻器的基本構(gòu)成與功能
?。?) 主回路
給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)頻調(diào)壓電源的電力變換部分稱為主回路。
a.整流器。把工頻電源變換為直流電源,電功率的傳送不可逆;
b.濾波器。在整流器整流后的直流電壓中,含有脈動(dòng)電壓,此外,逆變器回路產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電抗器和電容器吸收脈動(dòng)電(電流);
c.逆變器。逆器的作用是在所確定的時(shí)間里有規(guī)則地使六個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷,從而將直流功率變換為所需電壓和頻率的交流輸出功率;
d.制動(dòng)單元。異步電機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域運(yùn)行時(shí),再生能量首先儲(chǔ)存于儲(chǔ)能電力電容器中,使直流電壓升高。對(duì)起重機(jī)機(jī)械系統(tǒng)慣量所積蓄的能量比電容器能儲(chǔ)存的能量大,并且需要快速制動(dòng),必須用可逆變流器把再生能量反饋到電網(wǎng)側(cè),這樣節(jié)能效果更好,或設(shè)置制動(dòng)單元,把多余再生功率消耗掉,以免直流回路電壓的上升超過(guò)限值。
(2)控制回路
a. 將外部轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)回路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,決定變頻器的輸出電壓、頻率;
b.電壓/電流檢測(cè)回路。檢測(cè)主回路電壓、電流等;
c.驅(qū)動(dòng)回路。驅(qū)動(dòng)主回路功率開(kāi)關(guān)器件,使之導(dǎo)通、關(guān)斷;
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