一種以矢量變壓變頻變頻器為電源的變力臂起重機控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于起重機控制領域，具體涉及一種以矢量變壓變頻變頻器為電源的變力 臂起重機控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著技術進步和市場要求提高，近年來，變頻技術越來越多的被引入起重機系統， 作為其動力電源，發揮了技術先進，易于控制，調速范圍寬，工作平穩，結構簡單，維護成本 低，集成化程度高等優勢，已逐漸成為起重機系統的最重要的動力電源。起重機是現代生產 中常用的一種機械設備。不同的使用場合有不同的使用需求，會針對不同的使用場合設計 制造出能適應于這些場合的起重機。部分起重機僅帶動重物上升或下降。另部分起重機 則除了帶動重物上升或下降之外還會帶動重物在水平方向或俯仰方向上圍繞起重機重力 支點作一定的位移和旋轉，起重機系統起升力臂發生變化，如塔式起重機，港口裝卸起重機 等，這類起重機定義為變力臂起重機。為了確保起重安全，起重機在工作時不能發生起重 機自身的傾翻或坍塌或超載，即：既不能超重，也不能超速，同時還要避免發生重物的突然 下落：俗稱"遛鉤"。為了適應復雜多變的起重工況，起重機在工作過程中都需要人為操作。 目前的起重機中，一般都設置有多種檢測傳感器，用以向操作人員反饋信息，使他在操作起 重機時，可以方便了解其工作狀態，以確保起重安全。目前的起重機系統中設置的檢測傳感 器，通常檢測所起升重物的質量，力臂，轉矩，以及起升電機實際轉速等；而起升機系統通過 減速機構的最終實際負載轉矩和實際工作轉速才是決定系統工作安全和效率的關鍵，對其 實際工作情況，目前設備僅只通過操作人員人為判斷，這種判斷憑操作人員的實際操作經 驗及感覺；目前的起重機控制系統中，對于起重機的控制僅只考慮了對起重機起降重物質 量進行限制的一項安全措施，而沒有考慮到其安全工作速度的限制，因此就無法在其確保 安全的前提下提高工作效率。并缺少針對性的安全自動控制對策。由于所使有的傳感器都 是外接安裝，硬件成本、安裝方式、測量準確性都帶來了一系列的問題；存在著明顯的傳感 器附加硬件成本高昂，安裝困難，測量受安裝位置和方式影響極大造成測量困難結果不準 確及自動安全控制缺位的諸多弊端。
【發明內容】
[0003] 本發明針對上述不足之處而提供一種以矢量變壓變頻變頻器為電源的變力臂起 重機系統控制方法，在增加了安全因素充分考慮起重安全的同時，可以明顯提高起重機工 作效率。本發明的控制方法，是以矢量變壓變頻變頻器，即VT-VVVF變頻器為電源的起重機 系統為對象的控制方法。
[0004] 起重機在開始起升重物的時候，重物在從靜止開始向上運動，需要一個向上的加 速度a，施加于重物的力需要大于重物的重力mXg，初起升重物受到的拉力F = mX (a+g)。 同時起重機在開始起升時，為了保證起動平穩，需要一個較低的轉速。所以起重機的起升電 機，在開始起升時，為了保證足夠的啟動轉矩和起動平穩，需要一個最大的起動轉矩和一個 較低的轉速，這正是VT-VVVF變頻器所具備的最重要特征和人們選用其作為起重機電源的 原因。
[0005] 本發明的以VT-VVVF變頻器為電源的變力臂起重機控制方法中；
[0006] Sl步，起升電機矢量變頻器控制起升電機按起動頻率fqd運行起動；
[0007] 矢量變頻起重機在啟動時，不同的生產廠家，其輸出的啟動頻率不盡相同，共同的 特點是：輸出給起升電機一個非常低的啟動頻率fqd，同時輸出一個接近于起升電機最大 輸出轉矩的啟動轉矩，理想狀態時Tqd = Tm;以使系統獲得一個最大的起動轉矩并平穩啟 動。
[0008] 在起重機系統中，有兩種不同類型的負載轉矩，第一類為起升機構電機輸出轉矩 Tfz = mXgXR，其中m為被起升重物質量，R為起升減速機構卷揚盤半徑。第二類為起重 機系統起升負載轉矩Tl = mXgXL，其中，m為被起升重物質量，L為起重機系統起重力臂。
[0009] 如果起重機系統只有第一類負載轉矩，這些起重機中，L = R，Tfz = Tl = mXgX R，如門式起重機，橋式起重機等，這種只有第一類負載轉矩的起重機稱為定力臂起 重機。
[0010] 如果起重機系統中，同時具有第一類和第二類負載轉矩，這類起重機中，起升機構 電機輸出轉矩Tfz = mXgXR，起重機系統起升負載轉矩Tl = mXgXL ;Tfz只與被起升重 物質量m相關與起重機系統起重力臂L無關，而Tl與m和L同時相關，如塔式起重機，港口 起重機等。這種同時具有第一類和第二類負載轉矩的起重機稱為變力臂起重機。本方案是 重點針對變力臂起重機系統的解決方案。
[0011] 對于轉動機械系統來說，其廣義的轉矩公式推導如下：
[0012] 重物起升時所需要的功率：P = FXV即力與速度的積為功率。
[0013] T = FXR鋼繩作用到半徑為R的卷筒上時，所需要的轉矩。
[0014] P = FXV = FX ω XR = FX (2X π Xn/60) XR = (T/R) X (2X π Xn/60) XR 兩 邊同除以1000轉化為kw單位后為：
[0015] P = (ΤΧ η)/9550 P-(kW)..............................(2-1);
[0016] 或：P = (T X η) /9. 55 P- (W).............................. (2-1);
[0017] 廣義轉動機械系統轉矩公式；
[0018] 其中，轉速η，單位為r/min即使轉每分，功率Ρ，單位為：kW或W ;轉矩Τ，單位為： N · m ；
[0019] 矢量變頻器中，整流裝置輸出直流功率為Pd，P1為矢量變壓變頻變頻器變頻輸出 交流功率與起升電機定子功率相等，P 2為起升電機轉子功率，起升電機減速機構輸出功率 為Pfz，則有如下關系：
[0020] f = P1 / Prf ; f為IGBT開關管效率系數；
[0021] λ = P2A31; λ為起升電機電磁轉換效率系數；
[0022] ε = Pfz/P2; ε為減速器機構機械效率系數；
[0023]
【主權項】
1. 一種以矢量變壓變頻變頻器為電源的變力