變頻器的設計與選型

　　一、制動模式的選擇

　　**需要選擇制動方案。有能耗制動、整流回饋制動和旁路回饋三種模式。

　　理論上，起升機構采用回饋制動可節省大量能源(約70%)，但鑒于大多數起升機構有效運行時間很短，平均負載率低，而目前市場上回饋器件的價格較高，從整體經濟效益考慮，采用回饋制動的性價比較低，投資回報年限很長甚*無法回收投資;從社會效益考慮，回饋制動降低了使用能耗，卻會增加制造能耗，還帶來報廢器件的回收問題，實際價值也不大。所以，歐式起重機大多采用能耗制動。

　　只有當門式起重機作業時間很長，如裝卸橋，并經常滿載運行時，使用回饋制動才有實際價值。

　　電網對起重機的諧波治理要求很高時，應采用多傳整流回饋模式。

　　限于篇幅，本章僅討論單傳能耗制動。

　　二、變頻器的功率選擇

　　一般的選型原則按下式計算：

　　Ib≥1.35ID　　(6-1)

　　式中　Ib——變頻器的電流(A)。

　　ID——電動機的額定電流(A)。

　　式(6-1)的概念為：通常起升變頻器可以在150%的額定輸出電流時運行1min，將此電流再放大1.35倍，則允許電動機在2倍左右的額定電流下運行1min。

　　三、制動單元的選擇

　　對于室內平移機構，制動單元的選擇一般只需要考慮短時間的允許制動能力。

　　Pzmax=0.8×PBmax　　(6-2)

　　式中　Pzmax——制動單元的短時間允許功率(kW)。

　　PBmax——變頻器的短時間允許功率(kW)。

　　式(6-2)的概念為：制動單元的短時間制動功率是變頻器短時間電動功率的0.8倍。常數0.8是在假設機構機械效率為0.9，根據*大制動功率不大于*大電動能力乘效率的平方得出。

　　對于起升機構，制動單元的選擇一般應同時考慮短時間制動能力和連續制動能力。

　　如果起升高度很小，額定起升速度較高，起升機構全程下放的總時間小于制動單元短時間過載能力允許的時間，制動單元仍可按式(6-2)進行，但建議增加15%～25%的裕量(考慮到可能發生的連續兩次滿載全程下放工況)。

　　如果起升高度較高，額定起升速度較低，起升機構全程下放的總時間大于制動單元短時間過載能力允許的時間，則需要按連續制動能力選擇制動單元。

　　Pz=0.8×PD　　(6-3)

　　式中　Pz——制動單元的連續制動功率(kW)。

　　PD——電動機的功率(kW)。

　　根據式(6-3)選擇的制動單元，仍需按式(6-2)進行過載能力的校核。

　　四、制動電阻的選擇

　　制動電阻的阻值選擇，一般選略大于變頻器允許的*小制動電阻阻值。

　　平移機構制動電阻所需容量可根據式(6-2)計算，并按制動電阻允許的*大電流進行校核。

　　式中　Izmax——制動電阻的*大允許電流

　　(A);

　　Vbc——變頻器制動電壓閾值(V);

　　Rsc——實際采用的制動電阻阻值(Ω)。

　　起升機構制動電阻所需容量，可根據式(6-3)計算，用式(6-2)校核。

　　五、變頻器控制模式的選擇

　　對于整機設計滿足EMC規范的起重機電控系統，采用通訊控制是目前的趨勢。

　　對于整機設計不能滿足EMC規范的起重機電控系統，建議采用端子控制，通訊僅用于數據采集和監控。必須采用通訊控制時，外部急停故障信號必須采用端子輸入，機構的運行指令(正向運行和反向運行)推薦采用端子輸入。

　　六、變頻器輸入輸出端口的設置

　　對于采用通訊控制模式的歐式起重機，變頻器輸入只有“外部故障”是必須的。建議使用“正向運行”和“反向運行”兩個輸入端子。

　　外部故障：急停按鈕被按下或變頻器外部發生必須立即停止機構運行的故障。變頻器接受到外部故障信號后，應立即停止變頻器的輸出，并給出制動器抱閘信號。

　　有些變頻器具備固定的**信號輸入端，可接入外部故障信號。沒有這個輸入端的變頻器須通過可編程輸入端子設置這個功能。

　　對于采用端子控制模式的歐式起重機，常見的變頻器輸入有以下設置。

　　(1)預置速度給定：兩個速度給定需要1個輸入端子，3個或4個速度給定需要2個輸入端子，5～8個速度給定需要3個輸入端子。

　　(2)故障復位：需要1個輸入端子。一般由1個安置在聯動臺上的按鈕給出信號，用于復位允許復位的故障。

　　(3)快速停車：需要1個輸入端子。用于不需要制動器緊急抱閘(制動器緊急抱閘會造成機械沖擊)，但希望機構快速停止的故障。

　　(4)制動器觸點反饋：需要1～2個輸入端子。1個為制動器已經抱緊，1個為制動器已經松開。用于監測制動器的動作，更好地實現制動器抱閘控制邏輯。需要變頻器功能宏支持。

　　(5)限位開關信號：需要2或4個輸入端子。可接入減速限位和/停止限位信號。需要變頻器功能宏支持。注意變頻器不處理極限限位信號。

　　(6)電動機PTC保護電阻：需要1個輸入端子。當電動機過熱，內埋PTC保護電阻給出信號時，給出報警信號或停止電動機運行。需要變頻器支持。

　　(7)電動機切換：當起重機的各機構不同時運行時，允許使用1個變頻器切換驅動多個機構。如主副鉤的切換。切換驅動2個機構需要1個輸入端子，切換驅動3～4個機構需要2個輸入端子。注意不是所有變頻器都支持這個功能(需要能夠儲存和切換多組電動機參數)，同時被驅動的多個電動機的功率不能相差太大。

　　對于采用通訊控制模式的起重機，需要兩個邏輯輸出端子：制動器控制和緊急故障信號輸出。

　　緊急故障輸出指示變頻器內部或執行起重相關功能時采集到的必須立即停止機構運行的故障，用于控制機構接觸甚*總接觸器的斷電。

　　對于采用端子控制模式的起重機，還需要增加1個或多個警告故障輸出端子。這些故障不需要機構接觸器斷電，但需要提請起重機操作人員了解。

　　起重機用變頻器輸出端子，一般選用繼電器輸出端子，選用晶體管邏輯輸出時，需要在外部用低功耗繼電器過渡。