台達VE係列變頻器在橋式起重機上的應用

 
        橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機

，俗稱天車

，廣泛地應用在室內外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。普通橋式起重機一般由起重小車
、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成，參見圖1。

        起重機電動運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動
，即用一台電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為獨立驅動，即兩邊的主動車輪各用一台電動機驅動。中小型橋式起重機較多采用製動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式，大起重量的普通橋式起重機為便於安裝和調整，驅動裝置常采用萬向聯軸器。

        電動運行機構由三個基本獨立的拖動係統組成。①大車拖動係統：拖動整台起重機順著車間做“橫向”運動（以操作者的坐向為準）。②小車拖動係統：拖動吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運動。③吊鉤拖動係統：拖動重物作吊起或放下的上下運動。

        相對於提升機構控製
，橋式起重機在大車拖動以及小車拖動方麵對於
        變頻器的控製要求比較低
，所以本文重點介紹台達VExiliebianpinqizaitishengjigoukongzhishangdeyingyong。tishengjigoudeyunzhuanjuyoudaguanxing
，sixiangxianyunxingdetedian，yuqitachuandongjixiexiangbi，duibianpinqiyouzhegengweikekedeanquanhexingnengshangdeyaoqiu。taidaVE係列變頻器是專為起重機類負載而設計的變頻器
，具有如下特點：①具有全程矢量控製。在1HZ的低頻下

，即使無速度反饋環節
，也能提供150%額定轉矩的啟動力矩。②四象限運行。可配置製動單元，實現四象限運行，而且動態響應好。③恒轉矩特性。在全速範圍內，具有恒轉矩特性。

圖1 橋式起重機結構

 VE變頻器在提升機構上的應用設計
        為了確保設計條件，項目對於台達VE係列變頻器起重機工程適用性進行實際測試。測試地點為株洲某專業生產起重設備的工廠。測試配置：電機型號為YZR200L-8（繞線電機），功率15Kw，額定數入電壓380V，額定輸入電流34.6A，電機極數8極
，額定頻率為50HZ
，額定轉速為712rpm，無編碼器。抱閘采取電磁閥方式，使用3相380V電源控製。考慮到以後超負荷運行的可能，以及長期運行的穩定性，選用台達VFD220V43A-2變頻器做測試。

1. 主電路設計
        由於台達變頻器功率大於11KW型號等級無內置刹車單元，所以選配外置推薦刹車單元VFDB4030一台。刹車電阻說明書上標配型號為4800W/27.2歐姆，考慮到刹車性能以及天氣炎熱時電阻的散熱性能，刹車電阻規格的選擇原則有兩個方麵的依據：等效電阻值保持在推薦最小電阻值，功率選擇為推薦功率的2倍左右。由於手頭上有BR1K5W040(1500W/40歐姆)規格現貨
，所以選擇12根BR1K5W040規格的電阻
，通過串並聯連接，其等效電阻為30歐姆，等效功率為18KW。實際連接示意圖如圖2所示。VE係列變頻器電氣接線圖參見圖3。

圖2外置刹車單元VFDB4030電原理圖

圖3 VE係列變頻器電氣接線

2. 變頻器SVC控製方式
        無速度傳感器矢量控製（也稱為SVC控製方式，sensorless VC）可以獲得接近閉環控製的性能
，同時省去了速度傳感器，具有較低的維護成本。與傳統V/Hz控kong製zhi比bi較jiao，無wu速su度du傳chuan感gan器qi矢shi量liang控kong製zhi可ke以yi獲huo得de改gai進jin的de低di速su運yun行xing特te性xing，變bian負fu載zai下xia的de速su度du調tiao節jie能neng力li亦yi得de到dao改gai善shan

，同tong時shi還hai可ke獲huo得de高gao的de起qi動dong轉zhuan矩ju
，這zhe在zai高gao摩mo擦ca與yu慣guan性xing負fu載zai的de起qi動dong中zhong有you明ming顯xian的de優you勢shi。正zheng是shi由you於yu這zhe些xie驅qu動dong特te性xing，該gai控kong製zhi技ji術shu已yi逐zhu漸jian成cheng為wei通tong用yong恒heng轉zhuan矩ju驅qu動dong應ying用yong的de選xuan擇ze。

        台達VE係列變頻器提供SVC控製方式，能夠很好的滿足起重設備上啟動時需要滿負載（甚至是過負載
，通常運行時間很短）運行。SVC控製方式從基本原理上講能夠獲得優異的動靜態特性，但是前提是獲得準確地電機參數。VE變頻器涉及到電機的相關參數參見表1。

表1 VE變頻器電機相關參數

3.  報閘時序控製
        在zai起qi重zhong設she備bei的de應ying用yong上shang，一yi般ban都dou會hui存cun在zai機ji械xie抱bao閘zha機ji構gou
，這zhe主zhu要yao是shi考kao慮lv到dao安an全quan方fang麵mian的de因yin素su。提ti升sheng機ji構gou在zai機ji械xie抱bao閘zha機ji構gou抱bao住zhu之zhi前qian和he鬆song開kai之zhi後hou的de瞬shun間jian，極ji易yi發fa生sheng重zhong物wu由you停ting止zhi狀zhuang態tai下xia滑hua的de現xian象xiang（稱為溜鉤）
，fangzhiliugoushiqiaoshiqizhongjikongzhixitongshejizhongdeanquankongzhihuanjie。dangdiaogouqidiaozhongwutingzhizaibankongzhongshi，ruguoyaozuoshangshenghuozhexiajiangdongzuo，bianpinqideyunxingheduijixiebaozhajigoudekongzhi，zheliangzhezhijiandepeihejiuxiandefeichangzhongyao；配合不好
，有可能出現變頻器報警（過載或者過流），也有可能出現重物溜鉤的現象。針對這種現象，台達VE變頻器專門開發參數來方便調整。使用台達VE變頻器多功能輸出指令第42號功能就能夠很好的解決這個問題
，具體時序圖如圖4所示。

圖4 報閘控製時序

        多功能輸出指令42主要用來控製機械抱閘機構的動作，其條件為：實際輸出頻率，實際輸出電流，延遲時間。如果當實際輸出頻率大於02-33設置值，並且當實際輸出電流大於2-32設置值
，變頻器開始計時，時間超過2-31設置延遲時間


，多功能輸出指令42就動作，打開機械抱閘機構；反之
，如果實際輸出頻率小於02-33設置值
，或者實際輸出電流小於2-32設置值，多功能輸出指令42就不動作，機械抱閘機構關閉。這樣做能夠有效檢測主吊電機是否勵磁完成，保證起吊貨物的安全性。

        除了使用到多功能輸出指令42
，如果配合齒隙功能（7-15齒隙加速中斷時間/7-16齒隙加速中斷頻率/7-17齒隙減速中斷時間/7-18齒隙減速中斷頻率），就能夠有效消除機械抱閘鬆開時的抖動現象，使啟動/停止的速度更加平滑。

4. 變頻器參數設計

注意：對於05-05無載電流，可以通過幾種方式獲得：1。通過變頻器動態測試電機參數計算出來（電機必須拖開負載運行），但是由於此台起重設備無法進行動態測試
，這種方式不能采用


；2。在電機銘牌上獲得；3。在VF模式下空載運行，察看變頻器輸出電流；4。查詢手冊。

5. 負載運行
        使用以上參數，進行負載運行。0-50HZ帶6噸載運行時母線電壓的狀態：
      （1）不運行狀態。500VDC；上升啟動時電壓480VDC；下降過程中最大電壓730VDC；
      （2）帶8噸載運行時輸出電流的狀態。上升啟動時最大電流70A 下降過程中最大電流56A 穩定運行時電流29A。

         帶載情況下啟動電流保持在3倍額定電流範圍（VE變頻器過載電流範圍為額定3倍）以內，能夠提供足夠啟動轉矩
；帶載下降過程中最大母線電壓維持在730VDC設定值
，保證了變頻器不出現OU報警；2-11=42功(gong)能(neng)判(pan)斷(duan)條(tiao)件(jian)采(cai)取(qu)頻(pin)率(lv)和(he)電(dian)流(liu)綜(zong)合(he)判(pan)斷(duan)，保(bao)證(zheng)在(zai)帶(dai)載(zai)情(qing)況(kuang)下(xia)不(bu)出(chu)現(xian)溜(liu)鉤(gou)現(xian)象(xiang)。經(jing)過(guo)測(ce)試(shi)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)項(xiang)目(mu)起(qi)重(zhong)設(she)備(bei)長(chang)期(qi)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)的(de)要(yao)求(qiu)。