l 傳統的起重機控制系統存在的問題
傳統的起重機驅動方案一般採用:①直接起動電動機;②改變電動機極對數調速;③轉於串電阻調速;④渦流制動器調速;⑤可控硅串級調速;⑥直流調速。
前4種方案均屬有級調速,調速範圍小,無法高速運行,只能在額定速度以下調速;且低速就位性能差,長期低速運行會引起電阻器、渦流制動器嚴重發熱;起動電流大,對電網衝擊大;常在額定速度下進行機械制動,對起重機的機構衝擊大,制動閘瓦磨損嚴重;功率因數低,在空載或輕載時低於0.2-0.4,即使滿載也低於0.75,線路損耗大。
可控硅串級調速雖克服了上述缺點,實現了額定速度以下的無級調速,提高了功率因數,減少了起制動衝擊,價格較低,但目前串級調速產品的控制技術仍停留在模擬階段,尚未實現控制系統的數字化,因而在保護功能及系統監控方面還有待於發展。
直流調速系統具有很好的調速性能和起制動性能,很好的保護功能及系統監控功能,但必須採用直流電動機,而直流電動機製造工藝複雜,使用維護要求高,故障率高。
變頻調速技術發展到今天已完全克服了上述不足,同時,對電動機要求不高,採用普通鼠籠型非同步電動機即可(繞線型非同步電動機也適用)。該電機製造工藝簡單,使用維護方便,無論是在起重機老產品改造還是新產品設計,變頻調速都是優選方案。
近年來生產的高性能變頻調速裝置具有以下特點:電網適應性強,起動轉矩和低速轉矩高,速度響應快,速度控制範圍寬,可進行直接轉矩控制;豐富的開關量及模擬量輸人輸出便於用戶使用;完善的保護功能如過壓、過流、接地、輸人輸出缺相、過熱等保護;加減速曲線可選,加減速時間可調,提供多種制動方式以及系統監控功能;電機參數自動測試,輸人功率因數高達0.95以上,效率高達 9?%以上。尤其是矢量控制技術及直接轉矩控制技術的應用,使交流電動機具有了比直流電動機更好的動態特性,變調速裝置的先進性能特別適用於起重機的惡劣工況,對改善起重機的調速性能、提高工作效率和功率因數、減少起制動衝擊以及增加起重機使用的安全可靠性是非常有益的。
2 變頻調速裝置的選用
目前變頻調速器已發展了幾代,市場上變頻調速裝置也很多,根據目前國內起重機領域的使用情況,筆者認為以下幾種產品較適於在起重機上使用。
德國ABB公司生產的ACS600系列變頻器:該系列產品採用了最優的電機控制方法——直接轉矩控制技術(DTC),它可以對所有交流電動機的核心變數進行控制,並把定子磁通、轉矩作為主要控制變數。高速信號處理器與先進的電機軟體模型相結合使電機狀態每秒鐘更新4萬次,對負載的變化和瞬時掉電,能做出迅速響應。其開環控制精度可以達到閉環矢量控制的精度(0.1%-0.5%),開環轉矩階躍上升時間小於5毫秒,約為矢量控制的1/20,起動轉矩可達200%,並具有有效的磁通制動來提供最大可能的制動力矩。尤其它還提供了提升機應用宏程序,它具有提升機應用所需的全部控制和安全功能,模塊化功能可確保提升機安全快速運行、故障處理容易、維護簡單,DTC控制技術使操作者便於精確控制速度和轉矩,該裝置與傳統的主令開關配合使用,操作非常方便。
法國施耐得公司生產的ATV66系列變頻器:ATV66是法國 TE品牌和美國SquareD品牌的結合,兩大品牌的綜合優勢使ATV66在歐美市場風靡一時。它除具有其他變頻器的優點外,還具有一個特殊功能——制動順序功能。該功能包括起動控制和制動控制兩部分,起動控制主要用於位能性負載,提供松閘控制確保松問時變頻器已建立力矩,可設置松閘電流、松閘頻率、松閘動作延時。制動控制適用於帶停車制動的場合,提供抱閘控制和直流