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 前言　　　

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)普遍應(yīng)用于電力拖動領(lǐng)域，特別是眾多的熱電廠紛紛采用變頻器、對一些耗能較大的設(shè)備（如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)泵等）實(shí)行變頻調(diào)速，取得了明顯的節(jié)能效果。而“橋抓”采用變頻調(diào)速，取代傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串阻調(diào)速控制方法，近幾年才開始應(yīng)用的新技術(shù)，是一個新的探索和嘗試。

本文簡述了無速度傳感器矢量控制的變頻技術(shù)在“橋抓”傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 負(fù)載的特點(diǎn)　　

“橋抓”在運(yùn)行過程中負(fù)載的變化十分復(fù)雜，在拖動過程中對轉(zhuǎn)矩要求高，特別要求變頻拖動與調(diào)速系統(tǒng)在低速包括零速時應(yīng)能輸出較大轉(zhuǎn)矩（>150%額定力矩），動態(tài)響應(yīng)快，能承受四象限力矩的變化，“橋抓”在運(yùn)行過程中，電機(jī)處于頻繁的正反轉(zhuǎn)切換運(yùn)行，起動時沖擊力大；“橋抓”的抓斗是提升負(fù)載，當(dāng)抓斗由下至上運(yùn)行時，電動機(jī)工作在電動狀態(tài)，當(dāng)抓斗由上至下運(yùn)行時，電動機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。　　

傳統(tǒng)的“橋抓”電氣傳動系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)子串電阻的方法起動和調(diào)速，抓斗的卷揚(yáng)、開閉電動機(jī)在使用過程中反復(fù)承受無數(shù)次的倒順轉(zhuǎn)操作，經(jīng)常受強(qiáng)電流、大力矩沖擊，對電機(jī)和機(jī)械部件損傷較為嚴(yán)重，交流接觸器、電阻箱、滑環(huán)碳刷使用壽命短，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。要從根本上解決“橋抓”故障率高的問題，只有徹底改變繞型電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式，應(yīng)用變頻器其優(yōu)越的軟啟及調(diào)速性能與完善的保護(hù)功能，為“橋抓”的傳動系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供有利的條件?！?BR>
　2 改造方案 　　

由于抓斗兩臺電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是可逆的，所以采用的變頻器也應(yīng)是可逆的，而德瑞斯DRS2000系列變頻器能實(shí)現(xiàn)是象限運(yùn)行，它能將電網(wǎng)的電力輸送給電動機(jī)，拖動“抓斗”上升，而當(dāng)“抓斗”下降時，通過自動放電單元，將電動機(jī)的再生能量消耗在放電電阻上，并起到“能耗制動”的作用?！?　

2.1 動力回路　

　進(jìn)線交流接至“橋抓”操作臺空氣開關(guān)柜內(nèi)，大車、小車電機(jī)保持原有接線方式。加裝HRS-200刀熔開關(guān)作為主吊，開閉調(diào)速電動機(jī)變頻器的斷開點(diǎn)。刀熔開關(guān)的上端接至拖纜端子盒，下端接變頻器的輸入，變頻器輸出接電動機(jī)。變頻器的過壓過流、短路等保護(hù)功能作為電動機(jī)保護(hù)，刀熔開關(guān)及電源總空氣開關(guān)作為變頻器的后備保護(hù)?！　?

2.2 控制回路　　

“橋抓”操作臺的運(yùn)行指令，外部動作要求信號通過控制單元與變頻器連接，變頻器對外的動作要求信號通過控制單元與外部執(zhí)行單元連接?？刂妻D(zhuǎn)速點(diǎn)數(shù)由主令控制檔數(shù)設(shè)定。繼電器及相應(yīng)其他元件。 　

3 主要技術(shù)參數(shù)　　

在橋抓上應(yīng)用變頻器，因?yàn)槠涮囟ǖ墓r要求及特殊的負(fù)載特性，也就決定了如何使用變頻調(diào)速裝置的型號、功率、保護(hù)等技術(shù)參數(shù)的合理配置，必然要結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備具體情況慎重考慮選擇?！?BR>
　以下簡述一下我單位在改造舊“橋抓”采用變頻調(diào)速時，進(jìn)行分析選擇的幾個主要技術(shù)參數(shù)。 　　

3.1 驅(qū)動電機(jī)　

　傳統(tǒng)的交流起重機(jī)用繞線式異步電機(jī)，其輸出外特性與轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)。而改用變頻調(diào)速，通過保持電壓/頻率（V/F）基本恒定條件下，改變頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，因此可用結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便的鼠籠式異步電動機(jī)來取代。但必須滿足功率、轉(zhuǎn)矩、散熱等要求。 　　

3.2 變頻調(diào)速器　　

考慮到“橋抓”工況可變性大的因數(shù)，所以選用比電機(jī)功率升一級的變頻器。例如：用37KW的鼠籠式異步電動機(jī)，應(yīng)選用45KW的變頻器。投入資金雖然要增加一點(diǎn)，但變頻器功率模塊承受頻繁起動電流沖擊的能力及設(shè)備的可靠性卻大為增加。

　　3.3 拖動轉(zhuǎn)矩

　 德瑞斯DRS2800/3000系列變頻器具有無速度傳感器矢量控制技術(shù)，當(dāng)變頻器有0.5Hz輸出時即有150%以上的高起動轉(zhuǎn)矩，保證懸空起動及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時的電機(jī)力矩，并可在10：1的速度范圍內(nèi)（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)行。速度調(diào)速偏差小于±1%。并利用一個高速微處理器和裝備DSP來提高響應(yīng)速度，在提升設(shè)備中對防止“滑落”很有效果，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間約0.1秒便可達(dá)到100%的轉(zhuǎn)矩。

　 3.4 能耗制動單元

　 “橋抓”在操作抓斗下落時，變頻器將受到較高電勢的能量釋放過程，為保證變頻器不過壓跳閘不被擊壞，增設(shè)能耗制動單元來保證變頻器的正常工作。進(jìn)行制動時放電電阻與電機(jī)內(nèi)部的有功損耗部分結(jié)合成制動轉(zhuǎn)矩，大約為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%。制動電阻的計(jì)算如下；　　RBO=UC2/0.1047(TB-0.2Tm)n1

(1) 式中：UC——直流回路電壓；　　TB——制動轉(zhuǎn)矩；　　Tm——電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；n1——開始減速時的速度；由制動單元和制動電阻構(gòu)成的放電回路中，其最大電流受制動單元的最大允許電流IC的限制。制動電阻的最小允許值Rmin 為:Rmin= UC/IC

（2）因此，制動電阻應(yīng)滿足以下選擇范圍Rmin < RB < RBO

（3）制動電阻所需功率PBO（KW）計(jì)算如下：　　PBO=0.1047(TB-0.2Tm)（n1 + n2）*10-3/2

3.5 功能參數(shù)變頻器調(diào)式投用時，功能參數(shù)的設(shè)置，直接關(guān)系到變頻器與設(shè)備運(yùn)行工況是否配合恰當(dāng)?shù)闹匾h(huán)節(jié)。比如F2輸出額定頻率的設(shè)定，F(xiàn)6加速時間的設(shè)定，F(xiàn)7減速時間的設(shè)定，A0轉(zhuǎn)<