專利名稱：用于起升變頻電機的設備、方法、系統及工程機械設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械領域，具體地，涉及一種用于起升變頻電機的設備、方法、系統及工程機械設備。
背景技術：
變頻是近代對異步交流電機進 行起動和調速時所采用的主要方法。變頻器作為一種變頻電源具有很大的靈活性，其輸出電壓和頻率之間的關系可以按照人為設定的規律進行調節，進而實現對電機的轉速及轉矩的調整。目前，在塔式起重機中，一般采用限制負載大小或限制速度的方式來通過變頻器進行電機調速。此方式雖可保證起重機的起升時的安全性，但變頻電機的起升效率低下。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于起升變頻電機的設備、方法、系統及工程機械設備，其可使得變頻電機在負載較大時以低速運行并在負載較小時以高速運行，使得變頻電機的運行速度得到了合理優化。為了實現上述目的，本發明提供一種用于起升變頻電機的自適應恒功率調速設備，該設備包括接收裝置，用于接收表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息；以及控制裝置，用于根據所述輸出轉矩以及所述電機的額定功率及極對數，計算出反比于所述輸出轉矩的頻率，并輸出該頻率，以控制所述電機以該頻率運轉。相應地，本發明還提供一種用于起升變頻電機的自適應恒功率調速方法，該方法包括接收表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息；以及根據所述輸出轉矩以及所述電機的額定功率及極對數，計算出反比于所述輸出轉矩的頻率，并輸出該頻率，以控制所述電機以該頻率運轉。相應地，本發明還提供一種用于起升變頻電機的自適應恒功率調速系統，該系統包括上述自適應恒功率調速設備；以及變頻器，用于接收來自所述控制裝置的表示所述頻率的信息，并以該頻率驅動所述電機運轉。相應地，本發明還提供一種工程機械設備，該設備包括上述自適應恒功率調速系統。通過上述技術方案，可通過電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩來確定當前負載折合到電機輸出軸上的轉矩，并據此計算電機的反比于所述輸出轉矩的頻率，之后控制電機以該頻率運轉，從而可在保證安全的情況下，大幅度提高起升效率，實現變頻電機在負載較大時以低速運行并在負載較小時以高速運行。本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中圖I為本發明提供的自適應恒功率調速設備的結構圖；圖2為電機的輸出功率、輸出轉矩、以及頻率之間的關系示意圖；圖3為本發明提供的自適應恒功率調速方法的流程圖；以及圖4為本發明提供的自適應恒功率調速系統的結構圖。附圖標記說明10 接收裝置20 控制裝置
100 自適應恒功率調速設備200 變頻器
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。圖I為本發明提供的自適應恒功率調速設備的結構圖。如圖I所示，本發明提供了一種用于起升變頻電機的自適應恒功率調速設備，該設備包括接收裝置，用于接收表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息；以及控制裝置，用于根據所述輸出轉矩以及所述電機的額定功率及極對數，計算出反比于所述輸出轉矩的頻率，并輸出該頻率，以控制所述電機以該頻率運轉。藉此，可使得電機的轉速隨著當前負載的變化(該當前負載折合到電機輸出軸上的轉矩等于所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩，具體原因將在下面進行說明)而變化，提聞電機的起升效率。優選地，所述反比于所述輸出轉矩的頻率為所述電機在該輸出轉矩下的最大允許輸出頻率。藉此，可使得電機始終以最大允許轉速運行，最大程度地提高電機的起升效率。該最大允許輸出頻率的計算過程如下。圖2為電機的輸出功率、輸出轉矩、以及頻率之間的關系示意圖。如圖2所示，f指代電機的頻率，T指代電機的輸出轉矩，電機具有恒轉矩區及恒功率區，在恒轉矩區(f ( fN)，保持電機主磁通恒定為額定值，無論電機轉速如何，輸出轉矩均保持不變，電機具有較硬的轉矩特性；在恒功率區(f > fN)，電機處于弱磁狀態，而在弱磁調速時，最大允許輸出轉矩與轉速成反比，電機特性變軟，隨著轉速的上升，轉矩逐漸下降。本發明主要涉及上述恒功率區的調速方式。在恒功率區，電機的各項參數之間的關系可滿足以下關系式Pm = Γ*Ω = Γ*= C( I )
ηρ其中，Pm為電機的額定功率；Τ電機的輸出轉矩；Ω為電機的同步角速度；f為電機定子頻率；np為電機的極對數;C為一;〖亙定值。Pm及ηρ均為電機的固有屬性,可通過查閱電機設計參數得到。在負載不變的情況下，電機的最大允許輸出頻率取決于Τ，該最大允許輸出頻率的計算可根據以下公式進行f = Pm*^-(2)
607相應的電機轉速η滿足以下公式
權利要求
1.一種用于起升變頻電機的自適應恒功率調速設備，該設備包括 接收裝置，用于接收表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息；以及 控制裝置，用于根據所述輸出轉矩以及所述電機的額定功率及極對數，計算出反比于所述輸出轉矩的頻率，并輸出該頻率，以控制所述電機以該頻率運轉。
2.根據權利要求I所述的設備，其中，所述反比于所述輸出轉矩的頻率為所述電機在該輸出轉矩下的最大允許輸出頻率。
3.根據權利要求I所述的設備，其中，所述控制裝置對所述電機在轉速穩定狀態下的多個輸出轉矩取平均值，并以該平均值作為所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩。
4.根據權利要求I所述的設備，其中， 表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息包含循環冗余校驗碼， 所述控制裝置還對該信息進行循環冗余校驗，在該校驗未通過的情況下，丟棄該信息。
5.根據權利要求1-4中任一項權利要求所述的設備，其中， 所述接收裝置還用于接收切換至非自適應調速程序的指令、起升檔位、以及表示當前負載是否大于預定起升負載的信號； 所述控制裝置還用于在所述接收裝置接收到所述切換至非自適應調速程序的指令時，根據所述起升檔位所對應的頻率控制所述電機運轉，并在當前負載大于預定起升負載的信號且所述起升檔位為最高起升檔位時，采用低于所述最高起升檔位的起升檔位所對應的頻率控制所述電機運轉。
6.一種用于起升變頻電機的自適應恒功率調速方法，該方法包括 接收表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息；以及 根據所述輸出轉矩以及所述電機的額定功率及極對數，計算出反比于所述輸出轉矩的頻率，并輸出該頻率，以控制所述電機以該頻率運轉。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述反比于所述輸出轉矩的頻率為所述電機在該輸出轉矩下的最大允許輸出頻率。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，該方法還包括 對所述電機在轉速穩定狀態下的多個輸出轉矩取平均值，并以該平均值作為所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩。
9.根據權利要求6所述的方法,其中,表不所述電機在轉速穩定狀態下的信息包含循環冗余校驗碼，在接收表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息之后，所述方法還包括 對該信息進行循環冗余校驗，在該校驗未通過的情況下，丟棄該信息。
10.根據權利要求6-9中任一項權利要求所述的方法，其中，該方法還包括 接收切換至非自適應調速程序的指令、起升檔位、以及表示當前負載是否大于預定起升負載的信號；以及 根據所述起升檔位所對應的頻率控制所述電機運轉，并在當前負載大于預定起升負載的信號且所述起升檔位為最高起升檔位時，采用低于所述最高起升檔位的起升檔位所對應的頻率控制所述電機運轉。
11.一種用于起升變頻電機的自適應恒功率調速系統，該系統包括 根據權利要求1-5中任一項權利要求所述的自適應恒功率調速設備；以及變頻器，用于接收來自所述控制裝置的表示所述頻率的信息，并以該頻率驅動所述電機運轉。
12.根據權利要求11所述的系統，其中，所述表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息由于所述變頻器基于該變頻器施加至所述電機的電流而生成。
13.根據權利要求11或12所述的系統，其中， 表示所述最大允許輸出頻率的信息包含循環冗余校驗碼， 所述變頻器還對該信息進行循環冗余校驗，在該校驗未通過的情況下，丟棄該信息，并驅動所述電機以該電機的額定頻率運轉。
14.根據權利要求13所述的系統，其中， 所述變頻器在無法與所述自適應恒功率調速設備進行通信的情況下，驅動所述電機以低于該電機額定頻率的頻率運轉。
15.一種工程機械設備，該設備包括根據權利要求9-12中任一項權利要求所述的系統。
全文摘要
本發明公開了一種用于起升變頻電機的設備、方法、系統及工程機械設備，該自適應恒功率調速設備包括接收裝置，用于接收表示所述電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩的信息；以及控制裝置，用于根據所述輸出轉矩以及所述電機的額定功率及極對數，計算出反比于所述輸出轉矩的頻率，并輸出該頻率，以控制所述電機以該頻率運轉。通過本發明，可通過電機在轉速穩定狀態下的輸出轉矩來確定當前負載折合到電機輸出軸上的轉矩，并據此計算電機的反比于所述輸出轉矩的頻率，之后控制電機以該頻率運轉，從而可在保證安全的情況下，大幅度提高起升效率，實現變頻電機在負載較大時以低速運行并在負載較小時以高速運行。
文檔編號H02P27/04GK102647148SQ20121011269
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者何首文, 張二玲, 方淼, 李學俊, 許名熠 申請人:中聯重科股份有限公司