酷马Q9000系列频器在桥式起重机上的应用.doc

Q9000系列变频器在桥式起重机上的应用 1 引言 　　桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，俗称天车，广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成，参见图1。 　　起重机电动运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为独立驱动，即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 　　电动运行机构由三个基本独立的拖动系统组成。大车拖动系统：拖动整台起重机顺着车间做“横向”运动（以操作者的坐向为准）。小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。吊钩拖动系统：拖动重物作吊起或放下的上下运动。 　　相对于提升机构控制，桥式起重机在大车拖动以及小车拖动方面对于变频器的控制要求比较低，所以本文重点介绍系列变频器在提升机构控制上的应用。提升机构的运转具有大惯性，四象限运行的特点，与其他传动机械相比，对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。系列变频器是专为起重机类负载而设计的变频器，具有如下特点：具有全程矢量控制。在HZ的低频下，即使无速度反馈环节，也能提供150%额定转矩的启动力矩。四象限运行。可配置，实现四象限运行，而且动态响应好。恒转矩特性。在全速范围内，具有恒转矩特性。 2 Q9000变频器在提升机构上的应用设计 　　为了确保设计条件，项目对于系列变频器起重机工程适用性进行实际测试。测试地点为株洲某专业生产起重设备的工厂。测试配置：电机型号为YZR200L-8（绕线电机），功率15Kw，额定数入电压380V，额定输入电流34.6A，电机极数8极，额定频率为50HZ，额定转速为712rpm，无编码器。抱闸采取电磁阀方式，使用3相380V电源控制。考虑到以后超负荷运行的可能，以及长期运行的稳定性，选用台达变频器做测试。 2.1主电路设计 　　由于变频器功率大于1KW型号等级无内置刹车单元，所以选配外置推荐刹车单元4030一台。刹车电阻说明书上标配型号为00W/27.2欧姆，考虑到刹车性能以及天气炎热时电阻的散热性能，刹车电阻规格的选择原则有两个方面的依据：等效电阻值保持在推荐最小电阻值，功率选择为推荐功率的2倍左右。由于手头上有BR1K5W040(1500W/40欧姆)规格现货，所以选择12根BR1K5W040规格的电阻，通过串并联连接，其等效电阻为30欧姆，等效功率为18KW。实际连接示意图如图2所示。变频器电气接线图参见图3。 图2外置刹车单元4030电原理图 图3系列变频器电气接线 2.2变频器SVC控制方式 　　无速度传感器矢量控制（也称为SVC控制方式，sensorless VC）可以获得接近闭环控制的性能，同时省去了速度传感器，具有较低的维护成本。与传统V/Hz控制比较，无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性，变负载下的速度调节能力亦得到改善，同时还可获得高的起动转矩，这在高摩擦与惯性负载的起动中有明显的优势。正是由于这些驱动特性，该控制技术已逐渐成为通用恒转矩驱动应用的选择。 　　系列变频器提供SVC控制方式，能够很好的满足起重设备上启动时需要满负载（甚至是过负载，通常运行时间很短）运行。SVC控制方式从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性，但是前提是获得准确地电机参数。变频器涉及到电机的相关参数参见表1。 表1 变频器电机相关参数 2.3 报闸时序控制 　　在起重设备的应用上，一般都会存在机械抱闸机构，这主要是考虑到安全方面的因素。提升机构在机械抱闸机构抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象（称为溜钩），防止溜钩是桥式起重机控制系统设计中的安全控制环节。当吊钩起吊重物停止在半空中时，如果要作上升或者下降动作，变频器的运行和对机械抱闸机构的控制，这两者之间的配合就显得非常重要；配合不好，有可能出现变频器报警（过载或者过流），也有可能出现重物溜钩的现象。针对这种现象，变频器专门开发参数来方便调整。使用变频器多功能输出指令功能就能够很好的解决这个问题，具体时序图如图4所示。 制动器打开／闭合信号设置推荐 制动器打开／闭合的信号，根据所使用的控制模式，请使用以下推荐的变频器输出信号。 制动器打开／闭合信号 制动器打开／闭合值调整 信号名 参数设定（注1） 信号名 参数设定 不带PG矢量控制(11-02=2出厂设定) 频率检出2 T2-01=05 频率检出值 P4-01=1.0~3.0Hz P