變頻器的設計與選型

　　一、制動(dòng)模式的選擇

　　**需要選擇制動(dòng)方案。有能耗制動(dòng)、整流回饋制動(dòng)和旁路回饋三種模式。

　　理論上，起升機構采用回饋制動(dòng)可節省大量能源(約70%)，但鑒于大多數起升機構有效運行時(shí)間很短，平均負載率低，而目前市場(chǎng)上回饋器件的價(jià)格較高，從整體經(jīng)濟效益考慮，采用回饋制動(dòng)的性?xún)r(jià)比較低，投資回報年限很長(cháng)甚*無(wú)法回收投資;從社會(huì )效益考慮，回饋制動(dòng)降低了使用能耗，卻會(huì )增加制造能耗，還帶來(lái)報廢器件的回收問(wèn)題，實(shí)際價(jià)值也不大。所以，歐式起重機大多采用能耗制動(dòng)。

　　只有當門(mén)式起重機作業(yè)時(shí)間很長(cháng)，如裝卸橋，并經(jīng)常滿(mǎn)載運行時(shí)，使用回饋制動(dòng)才有實(shí)際價(jià)值。

　　電網(wǎng)對起重機的諧波治理要求很高時(shí)，應采用多傳整流回饋模式。

　　限于篇幅，本章僅討論單傳能耗制動(dòng)。

　　二、變頻器的功率選擇

　　一般的選型原則按下式計算：

　　Ib≥1.35ID　　(6-1)

　　式中　Ib——變頻器的電流(A)。

　　ID——電動(dòng)機的額定電流(A)。

　　式(6-1)的概念為：通常起升變頻器可以在150%的額定輸出電流時(shí)運行1min，將此電流再放大1.35倍，則允許電動(dòng)機在2倍左右的額定電流下運行1min。

　　三、制動(dòng)單元的選擇

　　對于室內平移機構，制動(dòng)單元的選擇一般只需要考慮短時(shí)間的允許制動(dòng)能力。

　　Pzmax=0.8×PBmax　　(6-2)

　　式中　Pzmax——制動(dòng)單元的短時(shí)間允許功率(kW)。

　　PBmax——變頻器的短時(shí)間允許功率(kW)。

　　式(6-2)的概念為：制動(dòng)單元的短時(shí)間制動(dòng)功率是變頻器短時(shí)間電動(dòng)功率的0.8倍。常數0.8是在假設機構機械效率為0.9，根據*大制動(dòng)功率不大于*大電動(dòng)能力乘效率的平方得出。

　　對于起升機構，制動(dòng)單元的選擇一般應同時(shí)考慮短時(shí)間制動(dòng)能力和連續制動(dòng)能力。

　　如果起升高度很小，額定起升速度較高，起升機構全程下放的總時(shí)間小于制動(dòng)單元短時(shí)間過(guò)載能力允許的時(shí)間，制動(dòng)單元仍可按式(6-2)進(jìn)行，但建議增加15%～25%的裕量(考慮到可能發(fā)生的連續兩次滿(mǎn)載全程下放工況)。

　　如果起升高度較高，額定起升速度較低，起升機構全程下放的總時(shí)間大于制動(dòng)單元短時(shí)間過(guò)載能力允許的時(shí)間，則需要按連續制動(dòng)能力選擇制動(dòng)單元。

　　Pz=0.8×PD　　(6-3)

　　式中　Pz——制動(dòng)單元的連續制動(dòng)功率(kW)。

　　PD——電動(dòng)機的功率(kW)。

　　根據式(6-3)選擇的制動(dòng)單元，仍需按式(6-2)進(jìn)行過(guò)載能力的校核。

　　四、制動(dòng)電阻的選擇

　　制動(dòng)電阻的阻值選擇，一般選略大于變頻器允許的*小制動(dòng)電阻阻值。

　　平移機構制動(dòng)電阻所需容量可根據式(6-2)計算，并按制動(dòng)電阻允許的*大電流進(jìn)行校核。

　　式中　Izmax——制動(dòng)電阻的*大允許電流

　　(A);

　　Vbc——變頻器制動(dòng)電壓閾值(V);

　　Rsc——實(shí)際采用的制動(dòng)電阻阻值(Ω)。

　　起升機構制動(dòng)電阻所需容量，可根據式(6-3)計算，用式(6-2)校核。

　　五、變頻器控制模式的選擇

　　對于整機設計滿(mǎn)足EMC規范的起重機電控系統，采用通訊控制是目前的趨勢。

　　對于整機設計不能滿(mǎn)足EMC規范的起重機電控系統，建議采用端子控制，通訊僅用于數據采集和監控。必須采用通訊控制時(shí)，外部急停故障信號必須采用端子輸入，機構的運行指令(正向運行和反向運行)推薦采用端子輸入。

　　六、變頻器輸入輸出端口的設置

　　對于采用通訊控制模式的歐式起重機，變頻器輸入只有“外部故障”是必須的。建議使用“正向運行”和“反向運行”兩個(gè)輸入端子。

　　外部故障：急停按鈕被按下或變頻器外部發(fā)生必須立即停止機構運行的故障。變頻器接受到外部故障信號后，應立即停止變頻器的輸出，并給出制動(dòng)器抱閘信號。

　　有些變頻器具備固定的**信號輸入端，可接入外部故障信號。沒(méi)有這個(gè)輸入端的變頻器須通過(guò)可編程輸入端子設置這個(gè)功能。

　　對于采用端子控制模式的歐式起重機，常見(jiàn)的變頻器輸入有以下設置。

　　(1)預置速度給定：兩個(gè)速度給定需要1個(gè)輸入端子，3個(gè)或4個(gè)速度給定需要2個(gè)輸入端子，5～8個(gè)速度給定需要3個(gè)輸入端子。

　　(2)故障復位：需要1個(gè)輸入端子。一般由1個(gè)安置在聯(lián)動(dòng)臺上的按鈕給出信號，用于復位允許復位的故障。

　　(3)快速停車(chē)：需要1個(gè)輸入端子。用于不需要制動(dòng)器緊急抱閘(制動(dòng)器緊急抱閘會(huì )造成機械沖擊)，但希望機構快速停止的故障。

　　(4)制動(dòng)器觸點(diǎn)反饋：需要1～2個(gè)輸入端子。1個(gè)為制動(dòng)器已經(jīng)抱緊，1個(gè)為制動(dòng)器已經(jīng)松開(kāi)。用于監測制動(dòng)器的動(dòng)作，更好地實(shí)現制動(dòng)器抱閘控制邏輯。需要變頻器功能宏支持。

　　(5)限位開(kāi)關(guān)信號：需要2或4個(gè)輸入端子?？山尤霚p速限位和/停止限位信號。需要變頻器功能宏支持。注意變頻器不處理極限限位信號。

　　(6)電動(dòng)機PTC保護電阻：需要1個(gè)輸入端子。當電動(dòng)機過(guò)熱，內埋PTC保護電阻給出信號時(shí)，給出報警信號或停止電動(dòng)機運行。需要變頻器支持。

　　(7)電動(dòng)機切換：當起重機的各機構不同時(shí)運行時(shí)，允許使用1個(gè)變頻器切換驅動(dòng)多個(gè)機構。如主副鉤的切換。切換驅動(dòng)2個(gè)機構需要1個(gè)輸入端子，切換驅動(dòng)3～4個(gè)機構需要2個(gè)輸入端子。注意不是所有變頻器都支持這個(gè)功能(需要能夠儲存和切換多組電動(dòng)機參數)，同時(shí)被驅動(dòng)的多個(gè)電動(dòng)機的功率不能相差太大。

　　對于采用通訊控制模式的起重機，需要兩個(gè)邏輯輸出端子：制動(dòng)器控制和緊急故障信號輸出。

　　緊急故障輸出指示變頻器內部或執行起重相關(guān)功能時(shí)采集到的必須立即停止機構運行的故障，用于控制機構接觸甚*總接觸器的斷電。

　　對于采用端子控制模式的起重機，還需要增加1個(gè)或多個(gè)警告故障輸出端子。這些故障不需要機構接觸器斷電，但需要提請起重機操作人員了解。

　　起重機用變頻器輸出端子，一般選用繼電器輸出端子，選用晶體管邏輯輸出時(shí)，需要在外部用低功耗繼電器過(guò)渡。