ACS 600 系列变频器的起重机传动控制技术

1、 472004年第 2期铁道货运ABB公司的电动机直接转矩控制 (Driect TorqueControl,简称DTC 变频技术, 1998年 前后进入中国的变频器市场。 ACS600系列产 品以其优异的性能和良好的服务赢得了市场 优势, 在起重领域有着重要的实用价值。1DTC 技术是 ACS 600变 频器的核心直接转矩控制 (DTC 对交流传动来说是一个较优的电动机控制方法。直接转矩控制 理论是控制电机定子的磁链, 借助三相定子电 压和电流 (或中间直流电压 直接计算电机的 转矩和磁链的实际值, 并与给定的转矩和磁链 进行比较。 ACS600变频器将测到的电机电流 和电压输入电机模型, 每

2、25us计算出实际的文章编号:1004-2024(200402-0047-02中图分类号:U294.27文献标识码:CACS600系列变频器的 起重机传动控制技术李宝荣 1, 张宗桐 2(1.兰州铁路局天水站, 甘肃天水741020; 2.同济大学电力电子研究所, 上海200331转矩和磁通, 并与给定控制器的转矩、 磁通给定值进行比较, 由比较的结果来确定逆变器的开关状态。 所以在 DTC 中, 所有的开关状态都是 由电机的转矩和磁通实时决定的, 而不象通常的脉宽调制 (PWM , 其 开关状态被预先确定。 它的优点一是控制系统可以根据需要实现很快 的转矩响应速度和很高的转矩速度来控制精度;

3、二是这种近乎于随机 的PWM使得电机和变频器的以固定开关频率为特征的噪音强度大大 减弱。由于 DTC直接控制电机定子磁链, 定子磁链观测器能准确地估算 出转子速度, 因而可以实现无速度传感器的控制。2DTC 电动机辩识运行ACS600变频器 DTC 控制依赖于精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别 (Identification,简称ID , 通过ID运行自动确立电动 机实际的定子阻抗、 互感、 铁芯的饱和因素、 电动机的惯量等, 然后根 据电机数学模型估算出电动机的实际转矩、 定子磁链和转子速度等, 去实施最优的控制。在多电机传动时, 只要电机的额定电压、 额定功率、 额定转速相 同, 将

4、总的额定电流值和总的功率值输入变频器, 依然允许实行 DTC 控制, 特别适用于大小车走行电动机的传动, 它可以大幅度提高控制 性能。3起重机变频器及专用软件早期用于交流起重机的变频器, 大都属于转矩开环的变频器, 在某一频率下不能像DTC 变频器那样根据负载实时地改变输出转矩的大 小, 只能通过改变给定的方法来改变变频器的输出转矩, 往往是给定小 了输出转矩不足, 给定大了电机处在过激励状态, 电机发热严重。ACS600系列变频器的起重机传动控制技术李宝荣等 48铁道货运2004年第 2期物品名 (应细分品种 、 货物产区 (细分矿区、 巷道 、 采用的测定密度、 货物重量、 企业单位装车负

5、责人、 铁路货运作业负责人。记录档案的 作用, 不但可以分析超载的责任, 还可用以寻找该单位某种货物密度 变化的基本规律, 以便采取更为有效的预防超载措施。 (3 与专用线 (专用铁道 装车单位签订预防超载协议, 利用经济 合同的法律效能, 加强企业单位防止重质散堆装货物超载的主观能动 性。协议可以规范装车作业程序, 明确企业防止超载、 向铁路提供装 车重量的真实有效证明的责任及违约处理办法。 (4 在没有解决检重设备之前, 车站对划线装车货物的密度测 定应从以下几个方面予以改进:将按时间间隔测定, 改为根据货物 细分品种、 产地、 结合时间间隔等实际情况不定期测定;适当增大 密度测定时所取的

6、体积和每批货物采样的次数, 分散测密取样, 避 免集中取样;改进测密装货方法, 缩小与实际装车货物下落高度的ACS600CraneDrive是ABB公司在ACS600硬件的基础上, 专 为起重机设计的应用软件。 该应用软件由标准程序和功能块组成, 装 载于 ACS600变频器的应用和电机控制器 (AMC 上的存储器中。这 时ACS600变频器就成为起重机专用的变频器, 使起重机整机性能优 良, 功能完备, 性能可靠。其主要特点如下。 (1 提供起重机所需要的操作端口, 具有零位检测、 制动器打开命 令、 制动器应答信号、 钢丝绳动作 (松弛、 提升、 下放 命令、 快速停车 命令等。(2 为提

7、高系统的安全性能, 提供了制动器的状态检测、 操作手柄 逻辑监控和开机前的力矩效验。 (3 在启动之前自动地对电机实行直流励磁, 以保证电动机快速 地提供起动转矩, 并通过调节励磁的时间使电动机的起动与机械制动 器的释放时间相配合。 (4 提供力矩记忆功能, 每次提升结束都自动地将变频器的输出 转矩值记忆下来, 当载荷在空中再次提升, 变频器将会输出与上一次 大小相当的力矩。(5 提供功率优化功能, 在电机超过同步速进入恒功率区时将自 动按负载大小限制电机速度, 以确保其有足够的转矩来控制负载。 (6 一旦发生异常, 除了显示故障信号, 同时让起升机构紧急 停车。ACS600系列变频器不配装速

8、度传感器进行工作, 仍可得到较为 准确的转子速度信号。4ACS600变频器的应用特点2002年兰州铁路局天水站50tU型门式起重机上应用的ACS 600系列变频调速系统, 由电控柜、 大小车变频控制柜、 起升变频控制柜、 制动电阻柜、 空调柜和联动控制台组成。 其中联动台装在司机室差别。(5 南方各站对吸水性强的重质散堆装货 物可根据实际情况采取支架起脊、 苫盖篷布的 措施。总之, 引起散堆装货物运输超载的原因 可能是多方面的, 且一车货物的超载往往是 几个因素同时起作用造成的。 防止超载决不 能片面地强调某项因素, 而忽略全面。在实 际作业中, 应结合具体情况, 相应防范, 加大 管理控制力

9、度, 才能使超载问题得到真正的 收稿日期:2003-09-08责任编辑:汪援内, 电阻柜装在平台上, 电控柜、 大小车变频 柜装在电气室内。经过一年多的使用, 感到 该变频器在起重机上进行调速控制, 有如下 优良特性。(1 ACS600变频器应用方便。控制器小 型化, 便于操作;监控功能强大, 汉化显示屏 可提供 40多种内容的监控信息, 并优先显示 工作异常和故障内容, 便于判断和维修。 (2 A C S 600变频器的选型工具软件 DriveSize已考虑了如海拔高度、 温度环境、 电机负载类型等环境因素, 利用电机热模型 优化供电和逆变单元, 提供所需的转矩和功 率;同时辨识电机的磁通和机械状态, 可在任 意条件下随时起动电机, 自动实行功率优化, 系统动力性能好, 可提高作业效率 20%。 (3 调速范围广, 大、 小车, 主、 副钩可实 现无级变速。 钩头速度1.818m/min,大车 速度555m/min,小车速度450m/min ; 基本可以消除