港口起重机械的运行具有大惯性、四象限的特点,与其它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。既要满足起重机对电机的各种要求:频繁的起、制动,显著的振动与冲击,较大的过载能力以及各种恶劣的使用条件等;又要满足变频电机供电的特点:各种谐波分量较大,急剧的电流、电压变化对绕组的冲击,向下要保证恒转矩平滑调速,向上保证弱磁高速时的满功率输出,并且在低频、基频与高频都必须具有足够多的过载倍数等;更重要的是要满足港口机械的安全问题。
目前国内港口起重如岸桥和RTG几乎全是进口品牌变频器,截止2010年,国内共有岸桥626台,电控设备中安川409套,ABB94套,GE48套,西门子43套,CT22套,其他10套;共1547台RTG,电控设备中安川603套,Fuji435套,西门子259套,ABB167套,GE54套,其他29套。
在这种情况下,上海新时达开发成功了基于矢量控制的高性能起重机专用变频器,并且通过在ZPMC国产化提升应用平台的测试,为起重提升变频器的国产化迈出了重要一步。
起升机构是起重机最主要的机构,在起升或下降过程重力作用的影响很大,上升时重力作用为阻力负载、下降时则转变为动力负载,起升机构在基频范围内负载属恒转矩负载其值不随速度的变化而变化。但为了提高生产效率,起升机构在轻载或空载的时候,通过弱磁控制,将速度提高,此时电机输出转矩随速度增加而逐渐减小。
港口起重机械起升机构的主要技术参数有最大起升重量和起升速度,它们直接影响整机的起吊能力及装卸效率。
在间接矢量控制中,将磁场电流与速度成反比是最普通的弱磁策略,但这种方法并没有考虑磁场电流和转矩电流的最优分配,即电流利用率的问题,因此不能获得最大的输出转矩,使得电机的恒功率区缩短,升速时间加长。新时达根据主轴电机运行的电流、电压限制条件,利用电机在间接矢量控制系统中的数学模型,导出一种磁场电流的优化方案,并将其应用到系统之中,图5为起升下行弱磁曲线。
AS700系列四象限变频器在ZPMC港口提升平台测试成功,从应用效果上来看,起升机构是港口起重机械中最重要的运行机构,通过采用先进的传感器技术以及稳定的PLC控制技术,大大提高了整机的准确性和稳定性,其各项性能均达到要求,系统自运行以来一直稳定正常。另外通过带载实测,表明该变频器电气性能符合港口起重机电控技术要求。其主要的技术性能指标与国内外同类产品相当,部分性能指标要优于国内外同类产品。对港口起重装卸的稳定、生产效率高、降低维修成本、减轻工人的劳动强度起着重要作用,取得了较好的经济效益和社会效益。AS700系列四象限变频器完成了多项功能、性能及安全保护等试验。
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