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、小車電機，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。橋式起重機起動轉矩大，低速時大力矩輸出，負載變化劇烈。而一般v/f控制、轉差頻率控制的變頻器無法滿足其要求。因為磁通矢量控制方式是將定子電流分解成產生磁場的電流分量和與磁場相垂直產生轉矩的電流分量，分別進行任意控制，二者合成的定子電流供給電動機，因而采用磁通矢量控制方式的變頻器，調速范圍寬、過流抑制能力強、轉矩控制性能好，尤其可以控制靜止轉矩，滿足起重機的要求。

當橋式起重機的主鉤電動機快速制動或帶一位能負載時，電動機工作于發電狀態，電動機轉子軸上的動能或負載上的勢能將轉變為電能，使系統能耗大、變頻器直流端口產生很高的泵升電壓，制動力矩偏小，因此要求系統主電路具備能量回饋再生制動功能，將電動機轉子軸上的動能和負載上的勢能轉變為電能回饋到電網。才能提高節能效果,獲得較大的制動力矩。并能滿足主鉤電機四象限運行的要求。

日本fr－a241e系列吊車、起重機專用變頻器，具備磁通矢量控制模式,采用正弦波pwm控制,特別裝備有專為控制吊車和完成自動調整功能的智能軟件，內置能量回饋再生制動單元和交流輸入電抗器，完全滿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，是為了變頻器出現故障時保持住故障狀態，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,直到stop－sd端子斷開才停止。rh、rm、rl的不同動作組合，可使變頻器多段速運行。主鉤電機的負載是恒轉矩負載，低速時要有大轉矩輸出。通過對矢量變頻器的t/f曲線的分析,可以理解對主鉤電機的控制應采用順序起、制動控制。所有的時序和端子均由plc控制，簡單可靠。

矢量變頻器t/f曲線如圖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（此刻變頻器已能通過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,此信號回饋到變頻器。電機開始運轉并上升至設定轉速。當減速停機時，如果過早制動，就會磨損抱閘機構，縮短機械壽命；若在電動機停轉時才進行制動，電磁制動滯后動作引起輸出力矩不足使重物跌落。因此在電機減速制動時，將能量回饋再生單元投入運行，采用低速制動的方法，當變頻器頻率下降至6hz時，接觸器mc2斷開、電磁制動機構動作、電磁鐵b1抱閘、主構電機停止，從而克服了上述缺點。并且當變頻器故障或提升限位開關動作時，接觸器mc2斷開，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點

變頻器調速系統電動機機械特性如圖4所示。

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

采用專用變頻器調速系統改造后的橋式起重機，重載低速起動可靠、運行穩定，加減速時間的設定使各擋起制動速度相當平穩，控制精度高。利用頻率檢測信號控制制動器開閉，徹底解決了溜鉤問題。利用電源回饋技術把電機的再生能量回饋電網，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，使系統的可靠性進一步提高。

4結語

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