試論變頻器在門座式起重機控制系統中的應用

劉青川

摘 要：伴隨當代控制技術、電力電子技術、通信技術以及計算機技術的不斷發展，變頻器技術日漸成熟，新產品以及新應用屢見不鮮。近幾年來，伴隨變頻器的日漸普及，變頻器在港口設備方面獲得了普遍的運用。門座式起重機也進一步采取了變頻控制技術，掌握門機工況，科學的計算，變頻控制系統的選擇與門機運行的可靠性以及安全性息息相關，現在我將對門座式起重機控制系統中變頻器的運用策略進行深入分析，以供參考。

關鍵詞：變頻器;門座式起重機控制系統;應用策略

1 變頻器在門座式起重機控制系統中的運用策略

1.1 選用適宜的變頻器

將門座式起重機電機的相關功率充分結合起來，依據功率匹配的相關準則，選取適宜的變頻器，按照起重機控制系統的相關要求，借助于閉環矢量的控制方式，經過脈沖編碼器很好地反饋閉環的控制速度，變頻器的調速硬度很高，低頻轉矩特性也很好，這使得門座式起重機的調速動態控制性能進一步達到優良。[1]同時，變頻器輸出的相關指令信號對起重機制動器的松閘和抱閘進行有效控制，如果變頻器具有很低的輸出頻率，那么起重機也具有很低的電機轉速，當起重機的電機轉速進一步接近于0的時候，門座式起重機的相關制動器抱閘，充分降低了制動片以及制動轂之間的摩擦，進一步提升了起重機的技術性能。

1.2 系統起動以及調速

在門座式起重機控制系統中借助于變頻器，變頻起動的時候對異步電動機的相關定子電壓以及頻率實施進一步控制，進而獲得起動的相關性能。將門座式起重機的相關需求進一步結合起來，充分減少起重機起動時的電流，減小變頻器的相關運行容量，并且對適宜的起動時間進行設定，對起重機起動進程中的動態轉矩實施轉換，這樣能夠進一步降低起重機的起動電流與損耗。[2]部分變頻器擁有轉矩以及矢量控制的作用，進一步有效的限制電流，假如將起重機的相關轉速指令充分設置成階躍指令，門座式起重機控制系統憑借變頻器能夠對電流進行充分限制，而且起重機開始起動的時候一般會攜帶重物，經過變頻器的最大轉矩，進一步起動起重機。

1.3 拖動系統設計

因為起升以及旋轉電動機的要求非常嚴格，應選取專用的電動機。行走電動機能夠進一步選取一般的電動機。在拖動系統設計里面應進一步注重重物上升的進程中起動轉矩Ts非常大，一般超過轉矩TN的150%。考慮到在具體工作中會出現的電源的電壓不斷下降等情況，通常情況下起動轉矩Ts應選取額定轉矩的150%至180%。[3]因為拖動系統都包含機械式的制動器，一定要對電動機和機械式制動器動作之間的進一步配合進行充分考慮。

1.4 電動機選型

在門座式起重機中，因為降、升速時的電流非常大，應求出降、升速轉矩的相關電動機電流以及最大起動轉矩。

電動機容量PMN≥GNυ＼＼6120η

式中：GN——額定重量（kg）;η——機械效率;υ——額定線速度（m/min）。

1.5 選取變頻器的相關容量

變頻器的相關額定電流能夠通過下式進一步求出：額定電流×K1K3＼＼K2<變頻器額定電流。

式中：K2——變頻器的過載能力，通常取為1.5;K3——余量，通常取為1.1;K1——所需最大轉矩和電機額定轉矩比。

1.6 制動方式

采取直流制動以及再生制動進一步結合電磁機械制動的措施。

（1）經過變頻器調速系統的相關直流制動以及再生制動將旋轉以及起升的速度不斷降至0。需要對變頻調速系統里面一個主要部分進行思考，即制動電阻以及單元。制動電阻以及單元用于對電能進行充分釋放。[4]

電動機的能量是：PDC=0.105×TM×NM×ηM×ηNV

制動電阻以及單元應該充分確保逆回變頻器的能量進一步被消耗完，制動電阻的相關阻值應由平均放電容量進一步決定。

按照相關歐姆定律

P=VI=V2＼＼R

R=VDC2＼＼PDC

R=VDC2＼＼0.105×TM×NM×ηM×ηNV

式中：NIM即電機轉速;TIM即電機軸轉矩;VDC即變頻器內部直流電壓;ηNV即變頻器效率;R即制動電阻阻值;ηM即電機效率。思考到電阻溫度以及連線等效應，再生制動電阻的相關阻值大約是1.2R。

（2）關于起重機來說，一般會有重物在空中進一步停留一段時間，而變頻調速系統盡管可以使重物逐漸靜止，可因外界因素對設備的進一步干擾。[5]于是，還需要通過電磁制動器有效實施機械制動。

2 結語

綜上所述，門座式起重機控制系統通過PG矢量控制，響應快以及穩定性好、可靠性非常高。起重機借助于變頻器驅動后，提升了整機性能，如節能效果明顯、操作靈活以及效率高;能夠行走平滑穩定;電動機可靠性高與構造簡單，可以運用于惡劣環境下，進一步優化了維護性能;提升了安全性能;變頻器能夠降低起動過程中對電網的不斷沖擊，提升了電網的用電品質。

參考文獻：

[1]徐勇，朱志忠，張智華.基于PLC的門座式起重機控制系統模擬器的設計[J].清遠職業技術學院學報，2018.

[2]孫學安.門座式起重機變頻器的改造及應用[J].電工技術，2018（4）：1-2.

[3]馬國華.PLC與變頻器在橋式起重機控制系統改造中的應用探索[J].中國設備工程，2017（4）：63-64.

[4]李海東.橋式起重機控制系統改造中PLC和變頻器的應用[J].科技風，2017（11）：167.

[5]彭文.港口門座式起重機電氣控制系統改造設計[J].福建交通科技，2017（1）.