變頻器在出入庫設備中的應用

王甫 殷樹清

摘 要：智能化糧庫理念是我國在基于現代科學技術的發展下產生的。隨著互聯網技術、數據整合處理技術的快速發展，加之大數據時代的數據標準化和集中化的發展，為現如今智能化糧庫建設提供了良好的基礎保障，對于智能化糧庫而言，其能夠有效地提升我國的倉儲管理水平，在國內外都備受關注。本文就針對智能化糧庫應用現狀進行分析。

關鍵詞：變頻器 糧機設備 倉儲

中圖分類號：TD639 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0121-02

1 出入庫設備使用現狀

目前，全國糧食出入庫設備中，由于出入庫設備更新換代較快，入庫區條線設備參差不齊，每小時入糧速度在60t/h至100t/h之間，速度差異較大。主要表現在垂直補倉機、裝倉機、清理篩價格較高，更新換代慢，造成傳輸速度較慢，登高傳輸機、平行輸送機、卸糧機等價格低廉但易損壞，更新速度較快。各設備間傳輸速度的不匹配給生產帶來了不小的困擾；加上出入庫環境較為惡劣，出入庫傳輸設備調整頻繁，設備間速度不匹配現象更加嚴重。設備間速度不匹配造成的影響主要有：（1）對窄帶寬、低速率電機產生較大負荷，加重設備軸承磨損，更換軸承周期變短，嚴重時，一個作業周期內就需更換軸承；（2）極易造成低速率電機過熱出現損壞現象，對于作業年數較長的設備，一個作業周期內可能會出現數次電機損壞，維修更換時間較長，極大地減慢了出入庫速度；（3）“壓糧”、“漏糧”等現象頻發（即速率快設備傳送糧至速率慢設備，速率慢設備傳送不及時出現糧食堆滿漏出現象，量大時出現停止傳送現象），生產頻率低下，而同時更換各環節出入庫設備投入較大，對企業帶來一定負擔。變頻器的介入，在一定程度上能夠起到緩解作用。同時減少了設備的損壞情況。隨著變頻技術的提高，交流電動機得到越來越廣泛的應用。因交流拖動系統具有優良的控制性能，采用變頻調速可以提高生產的控制精度和生產效率，利于實現自動化生產。這種優良的性能同樣可以在出入庫機械設備中得到體現。

2 變頻器介入原理

（1）變頻器工作原理。變頻器原理（英文Variable-frequency Drive，簡稱VFD）是應用變頻技術與微電子技術的原理，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電動機的電力控制設備。無論是用于家庭還是用于工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國的規定有一定的標準，如我國大陸規定，直接用戶單相交流電壓為220V，三相交流電線電壓為380V，頻率為50Hz，其他國家的電源電壓和頻率可能與我國的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標準的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。通常，我們把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻，VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的縮寫，意為改變電壓和改變頻率），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再將直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給出入庫設備電動機。

（2）出入庫設備變頻器變頻方法。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。在出入庫設備的變頻器選擇上，我們采用VVVF 的控制方式。首先與三相交流電源連接的整流器產生脈動的直流電壓，此處在設計時選擇可控的直流電壓。中間電路的采用選擇將整流的固定直流電壓變換成可變的直流電壓。在隨后的控制電路中，控制電路用一個數學模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁，并對負載加以補償。此外集成于ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導體器件（IGBTS）的最佳開關時間。決定開關時間要遵循以下原則：數值上最大的一相在1/6個周期（60°）內保持它的正電位或負電位不變。其他兩相按比例變化，使輸出線電壓保持正弦并達到所需的幅值。最后經過逆變器產生電動機電壓的頻率。在變頻器的設計中，最重要的是控制電路的設計，它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這部分的信號。具體被控制的部分取決于各個變頻器的設計。要根據出入庫設備使用需求，選擇不同的整流、逆變方法，進行控制電路的設計。

3 變頻器在出入庫作業中的應用

3.1 變頻器的應用

在出入庫設備組成的生產線上，變頻器的加入，將對整個出入庫設備進行整合，整合后的連接方法如圖1所示。

圖中，配電箱中的三相交流電介入變頻器，經過多開關控制，分別接入輸送機、裝倉機、補倉機等。由于清理設備涉及部件較多，有離心清理設備、傳送設備、鼓風設備、雜質接收設備等，所以在應用中對清理設備單獨設計安裝變頻器，更好的對各組成設備進行調速。糧食在進入清理設備到流出傳送到輸送機，經過變頻器的變頻，對清理設備各組成部分工作量進行平衡，保證輸入量和輸出量滿足清理設備正常運轉。總變頻器對各出入庫設備進行分別調節。在實際應用中，針對新舊設備混雜的作業條線，限制帶寬長、速率快的設備，使之與帶寬窄、速率低的設備相匹配，實現作業條線穩定運行。

3.2 變頻器的功效。

（1）在出入庫作業中按照糧食流動速度快慢自動調節機器轉速，節約能源，提高生產效率，降低生產成本，提高利潤；（2）在新舊出入庫設備交替使用階段，通過限速，實現出入庫作業不中斷、穩定運行；（3）通過實現控制的軟件化，增強功能，通過轉矩補償、防止失速和重合閘等功能，實現不跳閘運行；（4）通過變頻器限速，避免設備長時間高速率運行，對設備起到良好的保護作用，延長了設備的使用壽命。

4 結語

隨著科技不斷進步，變頻器將成為糧食出入庫作業中不可缺少的工具，通過變頻器的使用，糧食出入庫變得更加流暢、安全、穩定、高效。我們要面向變頻器接入軟件的高效自動化，通過不斷地實踐為糧食出入庫提供更好的保障。

參考文獻

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