交流变频技术在大型铸造起重机的应用方案_设计参考

交流变频技术在大型铸造起重机的应用方案

点击数：7690 次录入时间：03-04 11:46:23 整理：http://www.55dianzi.com 设计参考

回馈制动目前常采用回馈式网侧变换器和自换向、脉冲式回馈制动两种方式。采用回馈式网侧变换器，可以实现直流侧电能向交流电网的回馈，将三相有源逆变电路接入网侧变换器可以完成这项工作。机构电动运行时，电网通过网侧整流器向直流侧提供电能，以驱动电动机的运行；机构制动运行时，直流侧的电能通过自耦变压器回馈电网。必须指出，只有在电网电源条件稳定的场所，才能采用这种回馈制动方式。如果在逆变过程中，网侧的交流电源出现掉电、缺相、甚至较大的波动时，都有可能造成逆变失败，甚至损坏变频器。对于起重机（大车）运行速度快，工作频繁程度高的铸造起重机，不宜采用。
大型铸造起重机采用自换向、脉冲式回馈制动方式有以下优点：
(1)负载下放时的机械能量回馈电网，节约大量的能源，具有良好的经济指标，这一点在能源日益紧张的今天，具有重要的意义；
(2)减少了电阻器的发热污染；同时避免了因电阻器损坏引起的故障；
(3)节省大量空间，对于大容量、跨度小的大型铸造起重机尤为重要。
4.2 公共直流母线
对于大型铸造起重机的控制系统，采用全变频器公共直流母线供电方式是应推崇的方案。主副起升、大小车所有逆变器连接在一条公用直流母线上，共用一个网侧整流器。此系统中往往有一台或几台工作于再生状态，产生再生能量，这些能量通过直流母线被处于电动状态的其他电动机所吸收，不能完全吸收时，采用回馈的方式回馈至电网。对于铸造起重机公共直流母线最好采用冗余方案，即设置2套公共整流回馈装置，提供2套独立的直流母线，系统所用逆变器平均分配在两段直流母线上，具备完全备份功能。保证在1套整流回馈装置故障的情况下，仍然有另一套整流回馈装置能够正常工作。公共直流母线结构如图1所示。
4.3 非常运转方案
4.3.1 主起升、大车、主小车冗余功能
以大型铸造起重机主起升机构采用整体大减速器为例，其主起升设置2套相对独立的驱动控制系统，电气传动链中的每一个必要环节：电动机、逆变器、编码器等全部设置2套，具备备份功能。任何一个环节故障时，仍然有另一套驱动系统能够正常工作一个工艺过程。大型铸造起重机的大车和主小车一般都为四角驱动，可以设置2套相对独立的驱动控制系统，电气传动链中的每一个必要环节：电动机、逆变器、编码器等全部设置2套，具备备份功能。任何一个环节故障时，仍然有另一套驱动系统能够正常工作8小时。主起升、大车、主小车的两套系统分别在两段直流母线上，当一段出现问题，另一段仍可工作，如图1所示。

图1 直流母线的配置

图2 副起升紧急故障功能

4.3.2 副起升、副小车紧急故障功能
副起升正常采用单台逆变器驱动，当副起升逆变器故障时，通过故障操作选择，可以将大车逆变器切换至副起升机构，以驱动副起升机构工作。当副起升逆变器故障时，通过故障操作选择，接触器-k31、-k61断开，-k62接通。此时，可通过大车逆变器1#临时驱动副起升电动机工作，如图2所示。同样设置副小车紧急故障功能，当副小车控制系统故障时，可以通过主小车控制系统临时驱动副小车电动机工作。
4.4 控制方式的选择
在大型铸造起重机控制系统中，主起升、大车、主小车三个子控制系统使用多台（两台或四台）电动机对同一台设备进行驱动，系统采用负载分配技术，避免了多台电机中某些电机由于承受负载不均匀或过载而影响其运行和寿命，不仅减少了设备故障率，又提高了生产效率。以主起升采用整体大减速器为例，机械控制方式是两台电机同时驱动一台大减速器，带动两个卷筒转动，两卷筒都平行于主梁，通过大减速器中的齿轮在低速轴将两套机构连锁达到同步的目的。根据机械钢性连接的方式，其主从控制方式应选用转矩跟随模式。
转矩跟随模式的控制原理是，主驱动运行在速度、转矩双环控制模式，从驱动运行在转矩单环控制模式，主驱动速度环的输出（转矩参考）值传送给从驱动，作为从驱动的转矩给定。其控制原理图如图3所示。
4.5 机械制动控制功能
自变频器开始应用在位能型负载领域，其机械制动控制功能就是设计、维护的重点。针对位能型负载的特点，6se70/6se71系列变频器和acs800/acc800系列变频器都设计了机械制动控制功能，也就是常说的抱闸控制功能，该控制功能的主要作用是：在传动单元停止或未通电时，可以通过机械制动将电机和被驱动设备锁停在零速状态，保证了位能型负载和传动单元及设备的安全。大型铸造起重机选用有机械制动功能的变频器，不仅对于安全性能是一个很好的保障而且可以使系统达到更高的控制性能和控制精度。