活動鏈接：2012年控制網(wǎng)技術(shù)專題---變頻器之變

    摘 要：隨著港口自動化水平的提高，交流變頻調(diào)速技術(shù)在門機中的應(yīng)用非常普遍。本文著重以英威騰CHA100四象限變頻器在某港口港機項目上的成功應(yīng)用。

   關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 CHA100 岸橋

    一、引言

   岸橋是港口碼頭前沿裝卸大型散雜貨的通用港口裝卸起重機，在各大海港、內(nèi)河碼頭都廣泛使用。隨著港口自動化水平的提高，交流變頻調(diào)速技術(shù)在門機中的應(yīng)用非常普遍，如圖1所示為國內(nèi)某港口岸橋。
  
                        
                                    圖1 港口岸橋

   岸橋具有大慣性、四象限、速度快的運行特點，既要滿足頻繁的起停、制動，顯著的振動與沖擊，又要保證恒轉(zhuǎn)矩平滑調(diào)速，弱磁高速時的滿功率輸出，并且在低頻、基頻與高頻都必須具有足夠的過載倍數(shù)等要求。此外，岸橋涉及到安全方面的問題，對變頻器的可靠性與穩(wěn)定性也有著非常高的要求。

    本文以港口岸橋為例，說明了英威騰CHA100四象限變頻器在岸橋中的應(yīng)用特點。

   二、港口岸橋電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

    岸橋主要傳動機構(gòu)由起升、大車、小車、俯仰機構(gòu)等組成，各機構(gòu)均采用交流變頻方式驅(qū)動。

    起升機構(gòu)和大車機構(gòu)共用兩個CHA100系列800KW逆變器，小車機構(gòu)和俯仰機構(gòu)共用一個CHA100系列400KW逆變器。變頻方式為交-直-交變頻，主電氣系統(tǒng)如圖2所示，控制拓撲如圖3所示。
   
            
                                          
  
                  
                                   圖3 整流與逆變控制拓撲

   進線電源經(jīng)過兩臺CHA100系列800KW的PWM整流器為四個機構(gòu)的逆變器提供直流母線電源，1#與2#PWM整流器采用主從控制，PWM整流器之間通過光纖通訊，四個機構(gòu)的逆變器均掛在直流母線上，可以實現(xiàn)機構(gòu)與機構(gòu)之間的能量循環(huán)，也可以將機構(gòu)的能量回饋至電網(wǎng)。

   起升機構(gòu)和大車機構(gòu)采用“先到先服務(wù)”原則，在一個機構(gòu)速度完全為零的時候，才允許切換到另一個機構(gòu)。小車和俯仰采用“先到先服務(wù)”原則，在一個機構(gòu)速度完全為零的時候，才允許切換到另一個機構(gòu)。

   起升機構(gòu)由兩臺交流電機驅(qū)動，兩臺電機之間采用硬連接共同驅(qū)動卷揚機，分別由1#與2#逆變器驅(qū)動，兩臺逆變器均采用矢量閉環(huán)模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數(shù)值送給變頻器，上位機PLC通過通訊控制1#逆變器，2#逆變器由1#逆變器控制，1#與2#變頻器為主-從關(guān)系，采用功率均衡模式控制。

   大車機構(gòu)由多臺交流電機驅(qū)動，由1#與2#逆變器并機成1600KW的逆變器驅(qū)動，并機后控制模式采用V/F模式，上位機PLC通過通訊控制1#逆變器，1#與2#變頻器為主-從關(guān)系，采用并機模式。

   小車機構(gòu)由一臺交流電動機驅(qū)動，由400KW逆變器驅(qū)動，采用矢量閉環(huán)控制模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數(shù)值送給變頻器，上位機PLC通過通訊控制該臺逆變器。

   俯仰機構(gòu)由一臺交流電動機驅(qū)動，由400KW逆變器驅(qū)動，采用矢量閉環(huán)控制模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數(shù)值送給變頻器，上位機PLC通過通訊控制該臺逆變器。

   1#與2#逆變單元之間的功率均衡模式與并機模式根據(jù)各機構(gòu)之間的邏輯關(guān)系由上位機PLC控制實現(xiàn)全自動切換；K1～K6接觸器用于控制各機構(gòu)之間的主電源切換，PLC根據(jù)各機構(gòu)之間的邏輯關(guān)系控制K1～K6接觸器，完成各機構(gòu)之間的自動切換。

   三、現(xiàn)場情況

   現(xiàn)場中PWM整流器如圖4所示，各傳動機構(gòu)的逆變器如圖5所示。
    
            
                               圖4 PWM整流器                    圖5 各機構(gòu)逆變器

  岸橋工作時，由于采用CHA100四象限變頻器，各機構(gòu)電機減速時的能量可以回饋至電網(wǎng)，此外還降低了整套變頻器對電網(wǎng)的污染；各逆變器之間采用共直流母線方案，在機構(gòu)聯(lián)動時，聯(lián)動機構(gòu)之間的能量也可以進行循環(huán)，不僅節(jié)省了電能，而且可以縮減各逆變器的加減速時間，提高了港口的生產(chǎn)效率。

   四、結(jié)束語

   英威騰CHA100四象限變頻器采用公共直流母線結(jié)構(gòu)、高性能矢量控制技術(shù)、PWM整流及能量回饋技術(shù)，不僅滿足了岸橋的各項高性能參數(shù)指標，也達到了港口機械的安全可靠及作業(yè)繁忙的要求。經(jīng)過在該港口岸橋兩年多的正常運行，證明了英威騰CHA100四象限產(chǎn)品在性能、穩(wěn)定行、可靠性方面都完全能滿足大型港機的要求，在港口裝卸、船舶制造等多種行業(yè)的起重設(shè)備上將有廣泛的應(yīng)用前景。

   參考文獻： 

[1]張登山，李華德.三電平雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)研究.電氣傳動，2003(4)
[2]李方圓，變頻器行業(yè)應(yīng)用實踐. 北京:中國電力出版社，2006
[3]張崇巍，張興.PWM整流器及其控制，北京:機械工業(yè)出版社，2003
[4]《CHA100系列四象限矢量變頻器說明書》 深圳英威騰電氣股份有限公司

   關(guān)于英威騰：

    英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)，總部員工1100多人，國內(nèi)、外辦事處30余個，控股子公司9家，業(yè)務(wù)涉及電氣傳動、工業(yè)自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領(lǐng)域。在基礎(chǔ)業(yè)務(wù)變頻器領(lǐng)域，英威騰占據(jù)國內(nèi)領(lǐng)先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專用豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業(yè)廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品銷售遍布全球60多個國家和地區(qū)。
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