活動鏈接：2012年控制網技術專題---變頻器之變

    摘 要：隨著港口自動化水平的提高，交流變頻調速技術在門機中的應用非常普遍。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用。

   關鍵詞：變頻調速 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，交流變頻調速技術在門機中的應用非常普遍，如圖1所示為國內某港口岸橋。
  
                        
                                    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，又要保證恒轉矩平滑調速，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用特點。

   二、港口岸橋電氣系統結構特點

    岸橋主要傳動機構由起升、大車、小車、俯仰機構等組成，各機構均采用交流變頻方式驅動。

    起升機構和大車機構共用兩個CHA100系列800KW逆變器，小車機構和俯仰機構共用一個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

   進線電源經過兩臺CHA100系列800KW的PWM整流器為四個機構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，四個機構的逆變器均掛在直流母線上，可以實現機構與機構之間的能量循環，也可以將機構的能量回饋至電網。

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

   起升機構由兩臺交流電機驅動，兩臺電機之間采用硬連接共同驅動卷揚機，分別由1#與2#逆變器驅動，兩臺逆變器均采用矢量閉環模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數值送給變頻器，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-從關系，采用功率均衡模式控制。

   大車機構由多臺交流電機驅動，由1#與2#逆變器并機成1600KW的逆變器驅動，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-從關系，采用并機模式。

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

   俯仰機構由一臺交流電動機驅動，由400KW逆變器驅動，采用矢量閉環控制模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數值送給變頻器，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各機構之間的邏輯關系由上位機PLC控制實現全自動切換；K1～K6接觸器用于控制各機構之間的主電源切換，PLC根據各機構之間的邏輯關系控制K1～K6接觸器，完成各機構之間的自動切換。

   三、現場情況

   現場中PWM整流器如圖4所示，各傳動機構的逆變器如圖5所示。
    
            
                               圖4 PWM整流器                    圖5 各機構逆變器

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

   四、結束語

   英威騰CHA100四象限變頻器采用公共直流母線結構、高性能矢量控制技術、PWM整流及能量回饋技術，不僅滿足了岸橋的各項高性能參數指標，也達到了港口機械的安全可靠及作業繁忙的要求。經過在該港口岸橋兩年多的正常運行，證明了英威騰CHA100四象限產品在性能、穩定行、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的起重設備上將有廣泛的應用前景。

   參考文獻： 

[1]張登山，李華德.三電平雙PWM變頻調速系統研究.電氣傳動，2003(4)
[2]李方圓，變頻器行業應用實踐. 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

   關于英威騰：

    英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動、工業控制、新能源領域產品與服務供應商，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企業，總部員工1100多人，國內、外辦事處30余個，控股子公司9家，業務涉及電氣傳動、工業自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領域。在基礎業務變頻器領域，英威騰占據國內領先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業專用豐富的產品系列，產品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業廣泛應用，產品銷售遍布全球60多個國家和地區。
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