变频器在行车上的应用 及改造方案 —— A-B PowerFlex700 行车专用变频器

变频技术工程师： 王 谦

1 、 行车调速方案的比较 转子串阻起动——损耗大，效率低，效果差，机械特性软，在目前的天车调速中占有很大比例，逐渐在被变频调速方式所取代。

一、行车的变频控制综述

0 T

N0

Tn

图 1 ：行车转子串阻调速机械特性

变频调速——损耗小，效率高，效果好，机械特性硬，加速非常平滑，现在新上的行车大都使用变频调速，一些老式的行车也逐渐使用变频器进行改造。

0 T

N0

Tn

图 1 ：行车变频调速机械特性

2 、 变频器在行车上的使用特点及设置

变频器在行车上应用的特点：

定位精度高

防振动性能好

加、减速平稳

变频器以其节能、高效被广泛用于很多行业。

主起升降

小车

副起升降

变频器

变频器

变频器

变频器

大车

大车

PLC

操作箱

行车的保护信号

升降电动机 —— 变频专用的笼型转子异步电动机 （改造时可以使用原绕线异步动机，只需要将原电动机转子与电阻箱的接头短接即可——大大减小了故障率和维护时间）

二、行车的变频改造

1 、 变频系统的设计要求

1.1 电动机选型

大车与小车用电动机 —— 普通的笼型转子异步电动机

1.2 调速方法 采用具有矢量控制功能的变频调速系统。转速可以分档。控制非常平滑，大大减小了行车的抖动。

0 T

N0

Tn

图 4 ：行车变频调速机械特性

1.3 制动方法

再生制动 + 直流制动 + 电磁机械制动

这里应注意的问题有 :

a 、通过变频调速系统的再生制动和直流制动将运动中的大车、小车或升降的转速迅速而准确地降为 0;

b 、制动器电源不能像电机一样接在变频器的输出端 ,一定要接在变频器的输入端，防止变频器输出的低压无法打开制动器；

c 、因为行车安全的需要，机械制动不可省略。

2 、变频调速系统的控制要点

行车拖动系统的控制动作主要包括 :

大车电动机的正反转及速度档次 ;小车电动机的正反转速度档次 ;升降电动机的正反转及速度档次 .

—— 所有这些点的控制 , 都可以通过可编程控制器进行无触点控制。减少了许多接触器，也就减少了系统的故障率。

提升 /转矩校对功能转矩校对（包括磁通建立和最后转矩测量）

抱闸校对（出现溜钩时的缓慢下放负载模式）

悬停功能

精确位置控制功能

快速停机功能速度偏差故障、输出丢相故障、编码器丢失故障

三、 AB 的 PowerFlex700 行车专用变频器的功能介绍

转矩校验在起重设备的应用转矩校验、机械抱闸校验

当变频器收到运行命令 , 变频器将：

快速磁通建立 , 输出转矩

确认抱闸已控制住负载后 , 输出转矩撤消 ( 溜钩检测 ))

确认输出转矩存在后 , 释放抱闸

输出控制抱闸闭合

力矩校验功能要求变频器设置为 FVC 磁通定向控制

转矩校验使能

抱闸释放

悬停触发

抱闸动作

溜钩测验

运行命令

运行命令撤消

变频器运行

运行令可在任何时间发出

以上设置的时间都可以设置的很小最低可设为 0.1秒

悬停 t时间设置

P605

抱闸释放时间设置

P604

Brk SetTimeP607

操作命令

变频器响应

t

1.变频器起动 抱闸释放

电动机转矩跌落

提升1. 变频器起动 抱闸释放

2. 电机转矩已建立

4. 提升

3. 报闸释放

带转矩校验

不带转矩校验

悬停功能

位置微调 (数字输入端 )——精确位置

快速停机

当收到停车命令后 , 变频器减速到零速 , 维持零速一段时间 ( 可设置 ) 控制抱闸闭合

这个功能允许操作工可以重新定位 , 而不需要抱闸频繁动作

悬停功能也可由 I/O 输入来控制

使物体低速地移动 , 方便精确定位必须在速度为零时，此功能才有效

当快速停机输入时 , 变频器将快停然后输出控制抱闸闭合

当负载移动停止 , 机械抱闸闭合 , 变频器将斜坡降低输出转矩 ,同时监测编码器反馈 , 确认负载被控制

如果监测到编码器反馈有变化 ( 溜钩 ), 变频器会马上增加输出转矩 ,重新控制负载 , 按照预先设定的速度下放负载

变频器会重复以上的周期 , 直到抱闸能控制负载或负载安全下放到地面

变频器会连续的监测速度命令和速度反馈 , 比较其偏差 ,如果偏差超出所允许的范围 ,那么变频器将变为故障状态 ,同时 , 抱闸投入工作

溜钩保护

失速保护

编码器丢失保护

输出缺相保护

只要出现编码器丢失变频器马上变为故障状态 ,同时使抱闸投入工作

变频器会连续的监测编码器反馈 , 确保编码器工作正常

三相输出接线端被监测 , 确保输出没有缺相

一但转矩校验使能 ,此功能必需使能

反应快速的电流限制功能可实现电动机以最大加速度运行而不会出现跳闸。防止了负载冲击引起的转矩波动。

反应快速的母线电压调节功能

可设置调节器的响应速度

当工作环境里出现大功率用电器时 （例如：电焊机工作或大功率电动机启动时）变频器输入侧交流电压会瞬间降低，实现

此功能后， 变频 器可以自动降低母线电压，可减少检测电路 捕捉到瞬间欠电压的机会，从而减少了跳闸的机率。

可实现电动机以最大加减 / 速度制动时而不会出现跳闸。

内置 EMC滤波器变频电机与普通电机的主要区别在于：

因为变频器的输出有高次谐波，这就要求变频电机的绕组绝缘等级要比普通电机的高，在改造中如果不更换电动机就必然需要滤波器将高次谐波滤去，从而减小变频器输出的高次谐波对电动机的危害！

1 . 消除了电动机的薄弱环节——由于用笼型转子异步电动机取代绕线转子异步电动机 , 从而消除了电刷和滑环等薄弱环节。

2 . 行车运行过程可靠—— 行车电机多用于低速状态 , 速度平稳 , 振动减小 , 可延长电机寿命。

3 .延长制动电磁铁的使用寿命—— 原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的。采用变频调速后 , 可以在基本停住的状态下进行抱闸 , 闸皮的磨损情况将大为改善。

四、 行车采用变频调速的优点

4. 操作手柄不易损坏—— 原系统的操作手柄因受力较大 ,属于易损件。采用变频调速后 , 操作手柄的受力很小 , 不易损坏。

5. 控制系统故障率下降—— 原系统是由复杂的接触器、继电器系统进行控制 ,故障率较高。采用变频调速系统后 , 控制系统可大大简化 , 可靠性大为提高。

6. 节能效果显著—— 绕线转子异步电动机在低速运行时 , 转子回路的外接电阻内消耗大量电能。采用了变频调速系统后 , 非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约 , 而且在放下重物时 ,还可以将重物释放的位能反馈给电源。

7. 很高的定位精度和运行效率—— 采用变频调速系统后 , 调速范围可达 120 ： 1 ，调速精度达±0.1 %,且调速平稳 , 能够长时间低速运行 , 具有很高的定位精度和运行效率。

8.PowerFlex700 在行车上所独有的特点使之

—— 运行更加平稳—— 操作更加方便—— 动机保护更加全面——50 度额定环境工作温度，环境适应性更强——强大的诊断功能使故障更容易查找——内置 EMC滤波器使电动机工作时间更长