台达变频器制动单元与制动电阻在起重机的应用

     台达变频器制动单元与制动电阻在起重机的应用
      一、引言
　　包钢氧气厂现有一台桥式起重机，其电动运行机构由三个独立的拖动系统组成，分别是大车拖动系统、小车拖动系统、吊钩拖动系统。大车拖动系统和小车拖动系统采用制动器、减速器和电动机组合的“三合一”驱动方式。

      吊钩拖动系统采用绕线式电机转子串电阻调速和制动方式，由于使用的继电器和接触器较多，线路复杂，年久失修，导致故障率较高，所以决定对吊钩拖动系统进行改造。考虑到吊钩拖动系统的提升机构运转具有大惯性，四象限运行的特点，所以采用专为起重机类负载而设计的台达VE系列变频器。台达VE系列变频器具有如下特点：
　　（1）具有全程矢量控制。在1HZ的低频下，即使无速度反馈环节，也能提供150%额定转矩的启动力矩。
　　（2）四象限运行。可配置常州博邦电气BURBUND品牌BBU系列制动单元，实现四象限运行，而且动态响应好。
　　（3）恒转矩特性。在全速范围内，具有恒转矩特性。在全速范围内，具有恒转矩特性。

      二、VE变频器在提升机构上的应用设计
      该桥式起重机的提升电机型号为YZR200L-8（绕线电机），功率15Kw，额定输入电压380V，额定输入电流34.6A，电机极数8极，额定频率为50HZ，额定转速为712rpm，无编码器。抱闸采取电磁阀方式，使用3相380V电源控制。考虑到以后超负荷运行的可能，以及长期运行的稳定性，选用台达VFD220V43A-2变频器。

      1.主电路设计
　　由于台达变频器功率大于11KW型号等级无内置制动单元，所以选配外置推荐常州博邦电气BURBUND品牌制动单元BBU-4030一台，标配的常州博邦电气BURBUND品牌制动电阻型号为BWR-4800W-27RJ。VE系列变频器电气接线图如下。

      2.变频器控制方式
      变频器控制方式采用无速度传感器矢量控制（也称为SVC控制方式），可以获得接近闭环控制的性能，同时省去了速度传感器，具有较低的维护成本。与传统V/Hz控制比较，无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性，变负载下的速度调节能力亦得到改善，同时还可获得高的起动转矩，能够很好的满足起重设备上启动时需要满负载（甚至是过负载，通常运行时间很短）运行，能够获得优异的动静态特性。

      3．报闸时序控制
　　在起重设备的应用上，一般都会存在机械抱闸机构，这主要是考虑到安全方面的因素。提升机构在机械抱闸机构抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象（称为溜钩），防止溜钩是桥式起重机控制系统设计中的安全控制环节。当吊钩起吊重物停止在半空中时，如果要作上升或者下降动作，变频器的运行和对机械抱闸机构的控制，这两者之间的配合就显得非常重要；配合不好，有可能出现变频器报警（过载或者过流），也有可能出现重物溜钩的现象。
　　　
　　针对这种现象，台达VE变频器专门开发参数来方便调整。使用台达VE变频器多功能输出指令第42号功能就能够很好的解决这个问题，多功能输出指令42主要用来控制机械抱闸机构的动作，其条件为：实际输出频率，实际输出电流，延迟时间。如果当实际输出频率大于02-33设置值，并且当实际输出电流大于2-32设置值，变频器开始计时，时间超过2-31设置延迟时间，多功能输出指令42就动作，打开机械抱闸机构；反之，如果实际输出频率小于02-33设置值，或者实际输出电流小于2-32设置值，多功能输出指令42就不动作，机械抱闸机构关闭。这样做能够有效检测主吊电机是否励磁完成，保证起吊货物的安全性。除了使用到多功能输出指令42，还配合使用齿隙功能（7-15齿隙加速中断时间/7-16齿隙加速中断频率/7-17齿隙减速中断时间/7-18齿隙减速中断频率），有效地消除机械抱闸松开时的抖动现象，使启动/停止的速度更加平滑。

      4．变频器参数设计
      （1）设置电机参数：
01-00=50 Hz（变频器输出最大频率）   01-01=50 Hz（电动机额定频率）
01-02=380V  （电动机额定电压）        05-01=34.60A（电动机额定电流）
05-02=15.00Kw（电动机额定功率）    05-03=712rpm（电动机额定转速）
05-04=8    （电动机极数）                  05-05=17.99A（电动机空载电流）

      （2）电机参数测量：
　　设05-00=2让变频器作静态测量，变频器会自动完成电机参数测量并得到定子电阻和电感等电机参数。

     （3）调整控制方式为SVC（矢量控制）方式：00-10=2   （采用矢量控制）

     （4）调整加减速时间以及点动频率：
01-12=1.0s （加速时间）           01-13=0.5s （减速时间）
01-20=1.0s （点动加速时间）     01-21=0.5s （点动减速时间）
01-22=20.0Hz （点动频率）

     （5）调整机械抱闸控制点：
02-11=42   （多功能输出）02-31=0.2S延迟时间
02-32=30    (电流监测)   02-33=1.0（速度设置）
07-15=0.3（）07-16=1.5   05-25=3.0

　　由于机械抱闸使用接触器控制，接触器电源为220V，所以采用继电器控制，选用RA/RC常开触点。

       5．负载运行
       使用以上参数，进行负载运行。0-50HZ带6吨载运行时母线电压的状态：
      （1）不运行状态。500VDC；上升启动时电压480VDC；下降过程中最大电压730VDC；
      （2）带8吨载运行时输出电流的状态。上升启动时最大电流70A 下降过程中最大电流56A 稳定运行时电流29A。

      三、结束语
      带载情况下启动电流保持在3倍额定电流范围（VE变频器过载电流范围为额定3倍）以内，能够提供足够启动转矩；带载下降过程中最大母线电压维持在730VDC设定值，保证了变频器不出现OU报警；2-11=42功能判断条件采取频率和电流综合判断，保证在带载情况下不出现溜钩现象。