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着特点：
(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一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。
采用PWM控制方式逆变电路中的半导体开关器件是工作在相当高频率（大于4MHz）的开（导通）或关（截止）状态的，且在变频器的输出电压和输出电流中含有高次谐波。这些高次谐波的最高频率可达20MHz，并可通过静电感应和电磁感应形成电磁噪声。电磁噪声包括传导噪声和辐射噪声。传导噪声通过电源导线传播。辐射噪声辐射到空中以电磁波和磁场的形式直接传播。
传导噪声是由于输出电压高频脉冲dv／dt造成的。它会使起重机驱动电动机绝缘恶化，引起机械设备发生共振，加大电动机转子轴头两端、轴与轴承间的轴电压，且通过油膜放电使轴和轴承提前损坏。传导噪声可干扰起重机控制系统的正常工作，并可增加起重机负荷限制器的误差，使起重机上安装的电子式接近开关、光电开关误动作。
变频器的高频电磁波辐射噪声大部分集中在150kHz～1.5MHz频段，可对起重机上的通信设备、无线遥控器、无线吊钩秤、有线设备（收音、扩音机及电话机）等设备产生干扰，影响其工作的可靠性及使用的质量和效果。
(3)引起电动机噪声、振动、过热、转矩降低。变频器输出电压波形不是正弦波，在流过电动机的电流中含有许多高次谐波。在变频调速运行时，电动机绕组和铁心会因这些高次谐波而产生振动和电磁噪声。与采用电网工频电源直接供电的电动机相比，采用变频器供电的电动机，其噪声要大5～11dB，并使驱动的机械设备振动变大，尤其是5次、7次谐波所产生的脉动转矩将给电动机的转矩输出带来较大波动，若电动机输出转矩的波动与被拖动的机械系统发生共振而产生更大的振动，则由于高次谐波的影响，故即使电动机带相同的负载和运行在同一频率时，变频运行的电动机工作电流也将增加5％～10％，电动机温升高于工频电源供电的工况。
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4．系统设计中应采取的抗干扰措施
在设计起重机变频控制系统时，应根据提高系统可靠性这一原则。在提高起重机高速比调速、起制动平滑特性和动静态调速特性的同时，还必须考虑整个系统的电磁兼容性。在进行系统设计时应采取的抗干扰措施如下。
(1)抑制电网电源波形畸变
为抑制在变频器运行中的高次谐波电流对工频电源的影响，应采取以下措施：
①在交流进线主回路中串入电抗器。通过增设的电抗器，可以减小脉冲状电流波形的峰值，达到改善电流波形的目的。电抗器的选择以负载额定电压在电抗器上的电压降为原则。一般取2%～5%的电压降为宜，如电压降为5%时的电抗器，可降低约30%的高次谐波等。
②在变频调速系统的“一次”和“二次’，倾lj回路中接入LC或RC滤波器，通过削波和由电感、电容组成的高次谐波共振电路来达到吸收谐波的目的。
③选用有功率因数校正的整流电路，可以使变频器的输入电流波形近似为正弦波，其产生的高次谐波成分将减小。但这种整流电路的缺点是电路结构复杂，成本高。
(2)抑制电磁噪声
抑制变频调速系统产生电磁噪声的措施有：
①对于通过电源线传播的传导噪声，可采用隔离滤波变压器，对高频成分形成有效的隔离；在直流回路串接直流电抗器，以提高对谐波成分的阻抗；在变频器输入端串入线路滤波器。
②抑制变频器产生的辐射噪声比抑制传导噪声要困难，具体的实施措施是：应尽量缩短布线距离，并将导线对绞以减小阻抗；选用铁壳金属封闭结构的变频器，并将壳体可靠接地，将输入、输出电缆穿保护管敷设并将保护管接地；在变频器输出端增设输出电抗器和输出滤波器。
(3)降低系统噪声
降低变频调速系统噪声的措施有：
①采用低磁密铸铁外壳的高刚性的专用变频电动机。
②选择低噪声冷却风扇和电抗器。
③在变频器输出端设置可将输出波形转换为正弦波的正弦滤波器。
(4)抑制系统振动
抑制变频调速系统振动的措施有：①在系统启动时降低变频器的压频比值Uif;②将传动系统的刚性连轴器改为弹性连轴器；③在变频器输出端设置输出电抗器；④改变变频器PWM的载波频率。
(5)防止电动机过热
防止变频调速系统电动机过热的措施有：①将变频调速系统的电动机由自冷方式改为他冷方式；②选用大一档容量的电动机；③提高电动机的绝缘等级，达到提高温升上限值的目的；④改用变频专用电动机；⑤对电动机调速范围进行控制，避免连续低速运行工况。
5．再生能量的处理
起重机设备属位能性负载，尤其当配重不平衡时，在起重机工作过程中，会出现电动机处于再生制动工作状态（发电状态），即电动机由于位能或惯性的作用，其转速会超过同步转速，再生能量通过与变频器逆变桥开关器件（IGBT管）并联的续流二极管的整流作用，反馈到直流母线。
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