[发明专利]一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法

说明书

本发明公开了一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法，变频器控制控制塔式起重机的变频电机，斜坡转换模块将阶跃式速度命令ω_ref生成按照预先设定的斜率变化的速度指令ω_cmd；力矩电机转矩函数发生模块利用力矩电机转矩函数生成第一转矩命令T_cmd1；涡流制动器转矩函数发生模块利用涡流制动器转矩函数生成第二转矩命令T_cmd2；转矩合成模块接收第一转矩命令T_cmd1、第二转矩命令T_cmd2和转速方向判断模块的输入的转速方向信号生成转矩合成命令T_cmd3；将转矩合成命令T_cmd3作为变频器的转矩控制环驱动塔式起重机变频电机。本发明能够使塔式起重机的回转机构启动、制动平稳且整体加减速时间短，工作效率高。

技术领域

本发明属于应用于起重机回转机构上的控制方法，具体涉及一种平稳控制塔式起重机回转机构的方法。

背景技术

塔式起重机回转机构整体系统的特点是臂架长，重量大，惯性也大，同时也存在臂架柔性较大的特点，这给回转机构的控制带来麻烦，另外，当塔身较高时，塔身的柔性也会给回转机构的控制带来附加的难度。

目前，塔式起重机回转机构的控制有几种主流方式，在其控制效果、可靠性和成本上都各有优缺点。第一种是电机采用力矩电机配涡流制动器，控制器采用交流调压类型的RCV控制方式，如CN201512374U和CN200910013251披露的那样，这种控制方式的优点是控制的效果较好，塔式起重机的回转机构启动、制动平稳且速度快。在这种方式中，力矩电机只产生驱动转矩，涡流制动器只产生制动转矩，各自通过调压装置控制在电机输出轴上产生合转矩，这个合转矩首先要能满足根据速度命令在加速时为驱动转矩、在减速时为制动转矩，即可驱动塔式起重机回转机构正常工作。其次，由于塔式起重机回转机构惯性大、柔性大的特点，力矩电机较软的机械特性可以很好在臂架发生扭曲产生应力时去吸收应力的作用，即当应力表现为塔臂有驱动电机加速的趋势时，力矩电机上的负载转矩变小，力矩电机的速度会增加来跟随塔臂；当应力表现为塔臂有阻碍电机速度的趋势时，力矩电机上的负载转矩增大，力矩电机的速度会减少，同样是跟随了塔臂的运动，这样就不会使应力继续增加，而是很快得以释放。

另外，涡流制动器的原理是不提供驱动转矩，只提供制动转矩，具有阻尼的作用，同样会缓解塔臂的应力状态。因此力矩电机与涡流制动器的结合所形成的机械特性非常适合塔式起重机回转机构的驱动。

但第一种方式的缺点是力矩电机低速时滑差大、转子发热大，导致散热性能不佳、而且防护等级较低，涡流制动器的发热也较大，需要经常维护，RCV控制器可靠性不高。

鉴于第一种方式中RCV控制器可靠性不高的特点，出现了用可靠性较高的变频器替代RCV控制器的第二种控制方式，那就是电机采用力矩电机配涡流制动器或变频电机配涡流制动器，控制器采用通用变频器普通加减速的控制方式，即加减速时间固定的方式(也可以称为加减速斜率固定的方式)，这种方式同样保留了涡流制动器发热严重、需要定期维护的缺点，采用力矩电机的更是保留了力矩电机散热性能不佳、防护等级较低的缺点。由于采用了变频控制，其控制的电机的机械特性较采用调压控制的力矩电机机械特性硬很多，因此控制塔式起重机的回转机构启动、制动效果比RCV的差，加减速时间较短时会出现塔臂在停止时回弹、塔身在塔臂停止时抖动的现象，解决方法只有简单延长加减速时间，这样虽然能够缓解塔臂回弹、塔身抖动的现象，但也直接导致了塔式起重机回转机构工作效率的下降。