红花电站桥式起重机变频调速设计应用.doc

红花电站200/50吨桥式起重机变频调速的设计应用 林国栋 广东江海机电工程有限公司 广州市510500 摘 要：桥式起重机变频调速的设计应用 关键词：桥式起重机 变频调速 设计 红花水电站200/50吨桥式起重机是该电站灯泡贯流式发电机组的主要安装和维修工具，为了更好地满足灯泡贯流式发电机组安装要求的需要，我们在该台桥式起重机大小车行走机构采用了当今先进的变频技术来设计，进行无级调速控制。在水利行业里，大多数起重机生产厂家在采用变频器控制起重机各个运行系统时，采用带传感器的矢量控制方式，但是电站发电机组安装时的实际工作环境比较复杂，往往造成起重机在实际操作中可能造成故障保护太多，反而会影响安装的进度。因此，我们这几年在设计变频调速桥式起重机时，采用无传感器的矢量控制方式或V/F（电压/频率）控制方式，而且主要从变频器功率的选定、制动的逻辑控制、高速提升的转矩控制、制动电阻和滤波器附件选择等这几个方面去进行一些优化设计，从而保证起重机的安全性和可靠性 。 变频器功率的选定 变频器应用于桥式起重机一般采用恒转矩方式进行调速。设计中选用变频器与对应控制电机匹配时，无论是起重机大小车的平行移动控制还是主副钩的垂直控制，经验选法多数是变频器功率比电机功率大一挡，这种选法虽然一般能满足系统控制的要求，但是在一些重负载的场合可能会出现容量偏小，特别是在起重机主副钩垂直起升的场合比较多的出现这种现象。通过几年的起重机产品试验和实际实践证明，以变频器的最大输出电流作为确定变频器功率的依据比较合理，因为我们所使用的变频器的转矩输出主要与其输出电流有关，在选择变频器功率时，一般情况下，起重机大小车平行移动控制变频器的最大输出电流，只要大于其所控制电动机额定电流的总和就可以，起重机主副钩垂直升降控制变频器的最大输出电流则要按其所控制电动机额定电流的1.3—1.5倍来选择。这是保证变频器安全工作的基础。 二．制动逻辑控制 用变频器控制的起重机各个机构要安全可靠地工作，各机构制动器的施加和释放是否能被连续精确控制十分重要，也就是说：任何情况下负载被维持而不会溜滑；保护制动器避免过度磨损；平滑地起动和停止负载。要实现以上目标，接受变频器制动接点信号是保证制动器安全抱闸的主要措施，变频器制动接点信号的通断可以通过设置与控制对象所需的转矩或所设定的频率来实现。一是制动器打开时的转矩控制能通过设置变频器参数来调节，参数可设固定值，对于起重机主副钩的上升和下降，它的值还可以是不同的，而制动器打开时的转矩方向应该是固定向上，假如转矩水平未达到制动将不被打开。二是通过设置制动释放频率和施加频率来实现制动控制，目的是保证转矩控制模式转化为速度控制模式时转矩稳定，以保持负载，如设置制动释放频率参数时，可以自动设置为电机的滑差频率，因为在开环的情况下，滑差频率以上是可以保证输出力矩的；而设置制动施加频率时，就可将参数自动设置为电机滑差频率的两倍，因为这要考虑克服负载的惯性。另外,为进一步提高制动器的可靠性和安全性,将控制制动器的反馈接点通过PLC或变频器逻辑输入口接入,使变频器控制制动器反馈接点位置和制动继电器命令的一致性,从而可以用制动反馈触点来引导制动顺序，在这种情况下，制动反馈触点优先于制动计时器。 制动逻辑控制描述（如下图所示） 三．高速提升的转矩控制 高速提升的转矩控制有以下两种模式：一种是速度给定模式；一种是电流限幅模式。（如下图） 1.“速度给定” 模式 : o最高允许速度由变频器以负载的函数计算 –优势 : 速度斜坡保持线性 –缺陷 : 称重需要时间 o速度限幅根据估算负载(转矩计算)获得 o在电动机象限: max speed = reference x FRS x f(COF, OTR) o在发电机象限: max speed = reference x FRS x f(COR, OTR) FRS 额定电机频率 OTR 输出转矩 COF 电动机象限的优化系数 (0-100%) COR 发电机象限的优化系数 (0-100%) n在tOS期间, 若给定频率FRH减少到OSP以下, 则最高转速计算中止 n若给定频率FRH 电机额定频率 (FRS),则频率被设定为 FRH ，若给定频率FRH 电机额定频率 (FRS) ,则频率输出被设定为FRH 但不超过估算最高转速. .2 “电流限幅”? 模式 : o上升时根据电机电流限制最高速度固定 o下降时（发电机模式）本功能自动变为速度模式 –优势 : –上升时无台阶式延时 –超过额定转速以恒功率运行 –额定转速以上不超过额定电流 – 缺陷 : –电流限幅使的速度斜坡非线性 –只有在电动机象限才可用 仅在电动机象限有效 o n在发电机象限,模式自动转化为速度限幅模式 (HSO=SSO) o n若输出