摘要：本文主要介紹了C2000變頻器的功能和特性，SVC模式下的矢量表現(xiàn)，在重載模式下的起吊應(yīng)用和波形分析。
關(guān)鍵詞：C2000，SVC，起吊
一、 引言
龍門吊主要用于大型設(shè)備的起吊和搬運(yùn)工作，由于大型龍門吊的工作強(qiáng)度大，工程持續(xù)時間長，當(dāng)有特殊作業(yè)要求情況時，會因門吊故障造成動輒上萬的經(jīng)濟(jì)損失，所以要求門吊有著便于操作、負(fù)載能力大、起吊上下速度平穩(wěn)、啟停不溜鉤、響應(yīng)快、易于維護(hù)、工作壽命長和節(jié)能的特點，而變頻器在門吊的這些特點中發(fā)揮了非常重要的作用，也正是有了變頻器的武裝才有了現(xiàn)代化作業(yè)的門吊。本文會結(jié)合臺達(dá)C2000變頻的功能和特點來一一說明其在門吊中的作用。
大型龍門吊
二、 機(jī)械設(shè)計和工藝要求
1.機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計
一般大型龍門吊從結(jié)構(gòu)上分主要有龍門吊主梁,，門腿,，下部橫梁,，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)（行走臺車），主起升機(jī)構(gòu)（天車），電氣系統(tǒng)及安全防護(hù)，司機(jī)室等。而涉及到電氣控制的是大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和主起升機(jī)構(gòu)，由4套單軌制主動平車組成，通過變頻器的控制在軌道上行走；主起升機(jī)構(gòu)由天車行走和主副鉤吊組成，包括卷揚(yáng)機(jī)、減速機(jī)、制動器等，通過控制變頻器的速度達(dá)到控制天車行走和主副鉤吊的起升。
工作中的門吊全貌
起升機(jī)構(gòu)
2.工藝要求
由于大車行走和小車行走屬于一般負(fù)載，沒有特殊要求，因此變頻器在V/F模式下即可正常工作，不需要做特殊設(shè)置就能投入使用，而主副鉤吊屬于重型負(fù)載，要求起鉤和松鉤都能保證不溜鉤，上下行平穩(wěn)迅速，要求在直流制動后馬上投入制動器進(jìn)行制動。V/F模式下通常是無法滿足要求的，需要對變頻器進(jìn)行特殊模式設(shè)定后才能正常使用，否則會出現(xiàn)溜鉤和啟動不夠力的情況，變頻器的設(shè)置方法和內(nèi)容文中會有重點介紹。
重物被吊離地面
三、 控制方案制定和實施
3.1．方案制定
門吊變頻選用臺達(dá)C2000控制器。變頻器外觀如下圖所示：
臺達(dá)C2000變頻器
臺達(dá)C2000變頻器是新一代高性能變頻產(chǎn)品，主要特點和分析如下：
?強(qiáng)化無感向量控制(SVC)響應(yīng)提升轉(zhuǎn)矩特性。
門吊的負(fù)載較大，常規(guī)V/F模式輸出轉(zhuǎn)矩?zé)o法達(dá)到要求，而強(qiáng)化的向量控制模式可以提升轉(zhuǎn)矩特性，使得起升能獲得更大的輸出轉(zhuǎn)矩。
? ?功率范圍0.75KW-355KW。
寬廣的功率段，以后會做到630KW。
? ?零速轉(zhuǎn)矩輸出
在零速運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，SVC下可以自動執(zhí)行直流制動，通過和制動機(jī)構(gòu)配合可防止溜鉤。
? ?LCD多語言操作界面。
LCD操作界面提供了更豐富的操作信息，參數(shù)描述可視化，參數(shù)設(shè)置更便利，維護(hù)方便。
? ?內(nèi)置PLC
門吊需要控制的點不多，且都是邏輯控制，內(nèi)置的PLC完全滿足控制要求。
? ?雙額定設(shè)計 (ND輕負(fù)載/HD重負(fù)荷)。
重載模式下提高過負(fù)載能力，可以過負(fù)載額定輸出電流180%3秒鐘，200%2秒鐘。
3.2.方案實現(xiàn)：
變頻器端子接線圖
控制模式
起升變頻必須工作在SVC（無感測矢量控制）模式下，要獲得理想的矢量控制性能，必須對變頻器進(jìn)行自整定，從而獲得電機(jī)的內(nèi)部物理參數(shù)，如轉(zhuǎn)、定子電阻和磁通互感量等，自整定開始之前需設(shè)置電機(jī)的滿載電流、額定功率、額定轉(zhuǎn)速等電機(jī)的特性參數(shù)。具體設(shè)置方法如下：
a.設(shè)置電機(jī)參數(shù)，現(xiàn)場電機(jī)參數(shù)如下表所示：
主副鉤電機(jī)的參數(shù)
注：無載電流按40%滿載電流計算。
b.修改整定模式，C2000有5種自整定模式可選，選擇感應(yīng)電機(jī)靜態(tài)測試，該方式無需負(fù)載脫離電機(jī)，整定過程中電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。
c.啟動變頻，C2000面板提供了AUTO（自動）和HAND(手動)兩種模式的切換，如果AUTO模式已經(jīng)設(shè)置為端子操作，不方便調(diào)試的話，可以切換為HAND模式進(jìn)行啟動，面板會顯示整定畫面，若干秒后整定結(jié)束。
d.修改速度模式為SVC向量模式，設(shè)置完成。
直流制動
起升機(jī)構(gòu)都配有機(jī)械制動機(jī)構(gòu)，目的是為了停車制動防止行走過程中溜鉤，變頻器在運(yùn)行過程中需和機(jī)械制動機(jī)構(gòu)緊密配合，機(jī)械制動機(jī)構(gòu)的開合是通過變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)與否狀態(tài)輸出端子控制的，下面簡單說明制動過程。
變頻啟動：隨著變頻器啟動后，機(jī)械制動機(jī)構(gòu)也隨之關(guān)閉，在變頻器建立旋轉(zhuǎn)磁場之前，輸出力矩沒有到達(dá)要求，因此需要變頻器提供制動力矩鎖住電機(jī)，防止溜鉤，當(dāng)直流制動持續(xù)時間一過，輸出頻率達(dá)到起動頻率時，變頻器轉(zhuǎn)矩建立，開始加速動作。
變頻停止：變頻停止時，先做減速動作，輸出頻率到達(dá)制動起始頻率后，直流制動開始，等到變頻輸出頻率降為零后，機(jī)械制動機(jī)構(gòu)開啟，此時機(jī)械制動和直流制動同時起作用，制動設(shè)置時間一到直流制動結(jié)束。
直流制動輸出時序圖
波形分析
上位機(jī)軟件VFDsoft可以通過變頻器的485端口，實時采集現(xiàn)場變頻器狀態(tài)信息，如啟停狀態(tài)、工作電流、輸出頻率和DC-BUS等，通過查詢時間軸可以比較直觀的看到變頻在啟停運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的一系列變化，從而幫助分析變頻器工況。以下是現(xiàn)場抓取的主副鉤上下行波形。
主勾上下行波形
副鉤上下行波形
從以上波形可以看出變頻器在起始和結(jié)束電流輸出較大，運(yùn)行過程中輸出平穩(wěn)。變頻調(diào)試的原則是在保證啟停不溜鉤的情況下，減少直流制動的電流準(zhǔn)位和制動時間，同時需要考慮客戶在使用過程中偶爾會進(jìn)行超載操作，要留有一定余量。
參數(shù)設(shè)置
通過VFDsoft可以上下載參數(shù)，并可保存為表格文件。按照調(diào)試中先后設(shè)置參數(shù)的順序進(jìn)行匯集陳列如下。
變頻參數(shù)調(diào)試 |
22kw電機(jī) | 30kw電機(jī) | 參數(shù)描述 |
| |
00-16=1 | 重載模式 |
00-21=1 | 運(yùn)轉(zhuǎn)來源 |
01-00=50 | 最高頻率 |
01-01=50 | 額定頻率 |
01-02=380 | 額定電壓 |
01-09=2 | 啟動頻率 |
01-12=5 | 加速時間 |
01-13=2 | 減速時間 |
04-00=15 | 第一段速 |
04-01=25 | 第二段速 |
04-02=35 | 第三段速 |
04-03=50 | 第四段速 |
04-04=50 | 第五段速 |
05-01=46.8 | 05-01=62.4 | 滿載電流 |
05-02=22 | 05-02=30 | 額定功率 |
05-03=962 | 05-03=1425 | 額定轉(zhuǎn)速 |
05-04=6 | 05-04=4 | 極數(shù) |
05-05=18.72 | 05-05=24.96 | 無載電流（40%電機(jī)額定電流） |
05-00=2 | 靜態(tài)自學(xué)習(xí) |
RUN變頻開始靜態(tài)自學(xué)習(xí) |
07-01=40%直流制動準(zhǔn)位 | 07-01=60%直流制動準(zhǔn)位 | (在保證停車不溜鉤的情況下，盡量調(diào)小） |
07-02=0.5 | 啟動直流時間 |
07-03=1 | 停止直流時間 |
07-04=2HZ | 停止直流頻率 |
00-11=2 | SVC模式 |
四、 結(jié)束語
C2000變頻有著優(yōu)越的性能表現(xiàn)，應(yīng)用范圍非常廣泛，不僅在OEM泛用市場表現(xiàn)卓越，同樣在各種拓展行業(yè)也有極大潛力。起重行業(yè)的成功應(yīng)用也讓我們對C2000的未來充滿了期待。
