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海浦蒙特HD30矢量变频器在行车提升中的应用 |
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newmaker |
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1 引言
行车是大型制造业制造车间中重要的起重设备，尤其在机械制造业中有着广泛的应用。行车控制中对运动平稳、安全可靠要求很高。本文主要介绍了海浦蒙特HD30系列变频器在20吨行车上的应用，以及在节能降耗上的成功解决方案。
2 行车结构特点及技术关键
行车主要功能为水平面的运动和垂直方向的提升。行车主要包含提升机构、大车和小车三大部分。提升机构包含提升电机、减速箱、绞盘和滑轮组，整个提升机构安装在小车上，通过小车实现提升在横梁方向运动。而大车是实现整个行车在车间导轨上运动，由于行车横梁跨度大，通常大车由两个电机驱动。
在整个行车传动机构中，提升机构是最关键部分。由于行车通常自己配备制动刹车，所以在整个控制中最核心的是实现变频器转矩输出与刹车离合的时序控制。抱闸和开闸的时间与变频器输出转矩配合是保证行车安全运行的关键。以往通过转子串接电阻实现调速，而串电阻调速属于有级调速，在起动和刹车时冲击电流和机械冲击大，在时序控制不好的情况下容易产生溜钩现象。
采用海浦蒙特HD30系列变频器将极大的改善了行车的运行性能。
在控制灵活性方面：
变频器运行频率命令由模拟量给定，大车和小车由V/f控制即可满足行走控制要求。运行平稳，高速运动时无抖动。提升部分采用无PG矢量控制，在无编码器情况下就能实现优秀的提升性能。
在提升安全方面：
通过PLC协调控制，实现制动刹车与变频器起停的无缝结合。在变频器开启运行到1Hz时PLC控制刹车开闸，此时的变频器已具备150%的转矩输出从而能平稳的将负载提起。在停车过程中，变频器输出小于1Hz时PLC给定抱闸信号。此时的负载运行速度接近停止，从而能将机械冲击减小到最小。
在节能降耗方面：
众所周知变频器在控制电机变速的过程中具有优秀的节能效果。而行车又是一个工作在不断调速状态下的系统，因此采用变频器控制电机就能完成很好的节能目标。
其次，在垂直提升方向我们使用能量回馈单元代替了制动单元。在提升负载时，电机是一个耗能单元；但在下降负载时，电机由于负载的重力牵引而变成了发电机。此时变频器内部母线电压升高，电流经过电缆传输到能量回馈单元。回馈单元根据电压值判断是否开启能量回馈。能量回馈单元是通过检测变频器母线电压来保护变频器同时将本来在制动电阻上消耗的电能逆变为交流电实现节能。
提升方向的“变频器+能量回馈单元”实现了行业中技术先进的四象限变频技术。对于行车提升现场有很好的推广意义。在现场调试中提升15吨负载从1.5米高度向下释放时平均的能量回馈在30A左右。
3 应用解决方案
3.1 系统配置
现场共四台交流电机，分别为两台5.5kW大车驱动电机、一台4kW小车驱动电机以及一台22kW提升电机。电机及变频器配套关系如表1所示。
表1 电机与变频器配套关系表1 电机与变频器配套关系
 系统控制如图1所示。
3.2 控制信号配线
大车驱动变频器、小车驱动变频器配线图如图2所示，参数设置见表2。
提升变频器（含HDRU）配线图如图3所示，参数设置见表3。
3.3 参数设置表2 大车、小车驱动变频器参数设置
 表3 提升驱动变频器参数设置
 3.4 调试步骤
大车驱动变频器调试
大车是一台变频器带两台电机，调试时需先设置好最高运行频率、加减速时间以及频率给定通道，然后单台进行点动实验分别确认两台电机的正确接线顺序。这样才能避免两台电机方向相反而出现故障。
小车驱动变频器调试
小车调试主要对电机最高运行频率、加减速时间以及频率给定通道进行设置，试机时还要注意控制杆指示方向与电机运行方向是否吻合，否则需要对变频器运行方向进行设置。
提升驱动变频器调试
提升驱动变频器采用的是矢量控制，因此需要先按照电机铭牌参数设置好变频器中电机参数信息。然后需要进行空转自学习，这样能达到优越的矢量控制。现场调试表明，空转自学习要效果要明显优于静止自学习效果。
3.5 实际效果
整个方案接线精简，控制简易。试机操作提升15吨钢件时，提升力矩充足，尤其在高速运行时性能平稳；在水平方向的移动平滑，运动中加减速性能优异。整个调试过程无过流、过压等故障出现，机器性能得到客户及行车设备商的充分认可。特别是在能量回馈单元的引入，得到了客户的极好赞赏。
4 结束语
采用矢量控制变频器实现行车的提升控制，在控制灵活性和安全性方面要远远优越于传统的有级调速方案。在提上方向上配备HDRU能量回馈单元实现四象限变频控制能更好的实现节能目标。
参考文献：
1．深圳市海浦蒙特科技有限公司 HD30系列矢量控制变频器用户手册（V1.1）
2．深圳市海浦蒙特科技有限公司 HDRU系列能量回馈单元用户手册（V1.0）(end)
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(11/29/2012) |
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