一、变频器在起重机上的应用

1.系统特点

起重机的变频调速系统由变频器和 PLC 及外围电气器件(如：电源进线开关、线路接触器、辅助开关、辅助继电器)组成。由 PLC 根据系统设定和检测参数控制起重机的启动、制动、停止、可逆运转及调速运行，可使起重机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除启动和制动时的冲击，减少电气维护工作量，降低电能消耗，提高了功率因数，同时系统还可以实现过电流、过电压、欠电压和输入缺相保护，以及变频器超温、超载、超速、制动单元过热、I/O 故障保护、电动机故障保护等。采用由变频器和 PLC 构成的起重机变频调速系统具有如下显著特点：

（1）调速范围宽，可实现有精确控制定位要求的作业。

（2）实现了电动机软启动、软停止，降低了电动机启动对机械传动系统的冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命。

（3）高集成度组件及高可靠性控制设备可有效降低系统的故障率，而且易维护。

（4）电动机在零速时，能全力矩输出，即使制动器松动或失灵时，也不会出现重物下滑，确保系统安全可靠。

（5）具有快速的动态响应，不会出现溜钩并真正实现“零速交叉”功能。

（6）采用的专用负荷重量测控仪并配以相应软件，起升速度可随负荷重量变化自动切换，实现“轻载快速，重载慢速”的作业要求。

（7）变频调速控制系统具有自动节能操作模式，能提高系统的功率因数和整机工作效率。

（8）变频调速控制系统采用全中文触摸屏监控系统，通过人机界面进行系统故障自检和处理功能，方便技术人员和操作人员的维护与现场监控，并大幅度减少维修时间及费用。

（9）变频调速控制系统设有防误操作单元，可完全杜绝操作人员违章操作。

（10）变频调速控制系统具有多重接口，能方便实现信息网络控制和监测。

2.起重专用变频器

起重机的动力传动具有大惯性、四象限运行的特点，与其他传动机械相比，对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。近 10 年来，电力电子技术飞速发展，特别是直接转矩控制技术日益成熟(它可以最大限度地消除谐波干扰隐患)，变频器才得以在起重、运输机械上使用。这类变频器大都具备如下主要功能。

( 1) 转矩到位信号或转矩记忆功能

为了保证起重机提升机构的安全运行，在启动提升机构时，必须保证变频器在输出转矩达到负载转矩或大于负载转矩时才能打开制动抱闸。提升机构制动时，速度虽然已很低，变频器应能输出负载转矩，所以变频器必须具有转矩到位信号或转矩记忆功能(如 ABB 公司的 ACC600 变频器所具有的转矩记忆功能)，这样才能有效避免起重机提升机构失控和溜钩。

( 2) 软化电动机特性曲线功能

多台电动机同时驱动同一钢性机构运行时，往往因电动机的特性差异而造成驱动同一钢性机构运行时失衡，从而导致起重机的提升机单机过载或运行机构走偏，所以在采用绕线转子电动机驱动时，可采用转子串电阻来解决失衡问题。变频驱动系统是利用电动机软化功能来实现这一功能的，可以消除不必要的能量损耗。

( 3) 具有 S 加／减速特性

由于被驱动的机械设备存在机械间隙，故将引起传动机构启动时产生机械冲击和振动，变频器的 S特性能使电动机平滑启动，可以大大减小机械设备启动时的机械冲击，增加机械设备的安全性和使用寿命。

3. 变频器对起重机上其他电气设备的影响

变频器的整流电路和逆变电路主要使用的是半导体开关器件，在输入／输出电压和电流中，除了基波成分外，还含有一定的高次谐波成分。这些高次谐波将给起重机上的其他电气设备带来不同程度的影响，严重时会使这些电气设备不能正常工作，甚至误动作，这样会降低起重机整机的可靠性，危及设备和人身安全。

变频器产生的高次谐波对起重机上其他电气设备的影响：

（1）引起电网电源波形畸变。变频器的输入电路是交—直流电源转换的整流电路，由于整流电路的直流电压是在被平波电容滤波之后，再输出给后续电路，所以电源供给变频器的电流实际上是平波电容的充电电流。由于存在内部阻抗，因此当变频器供电的电源容量越大时，变频器输入电流的波形就越陡峭，而输入电压的波形畸变就越小；电源容量越小，电流波形越平缓，电压波形畸变就越大。由于电源电流和电压的波形畸变将对起重机主电动机、副电动机、接触器、继电器及直流电源等设备产生过热、噪声和振动，故将影响上述电气设备的使用寿命和工作的可靠性。

（2）产生无线电干扰电波(无线电波噪声)。由于变频器采用 PWM 控制方式，因此逆变后，变频器的输出电流波形接近正弦波，可使电动机平滑运行并减小由于电动机转速变化和电流波动所引起的能量损失。

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