[发明专利]一种以矢量变压变频变频器为电源的变力臂起重机控制方法

摘要

本发明属于起重机控制领域，具体涉及一种以矢量变压变频变频器为电源的变力臂起重机控制方法。本发明的控制方法，通过测量变频器直流功率以及输出频率，间接测量出起升重物载荷转矩，再以它和起升电机额定功率为限定条件，得到起升电机最大运行频率。再通过速度控制档位和起重力臂以及安全负载转矩共同决定起升电机运行频率。本发明的控制方法，使起重机系统既工作在额定转矩内,也工作在额定功率内,达到保证安全和提高效率的双重目的；同时起重机起升负载转矩小于等于安全负载转矩，起重机不会倾覆。通过测量变频器内部参数，减少了传统起重机中的传感器数量，提高了测量精度、降低了系统复杂性和成本。起重机系统更加简单，精准，高效，可靠性更高。

主权项

一种以矢量变压变频变频器为电源的变力臂起重机控制方法，其特征是以下步骤：S1，起升电机矢量变频器控制起升电机按起动频率fqd运行起动；S2，起升电机起动稳定后，测量起升电机矢量变频器整流输出直流电压U_d和整流输出直流电流I_d，变频器整流输出直流功率在1～2秒内波动幅度小于5‑10％时，测量记录起升电机矢量变频器整流输出直流电压U_d、整流输出直流电流I_d和起升电机矢量变频器输出频率f，计算起升机构电机输出转矩Tfz：Tfz＝Kdj×Kdx×Kjs×P_d/f＝Kdj×Kdx×Kjs×(U_d×I_d)/f式中，Kjs＝ε×δ；为变频器DC‑AC转换过程中IGBT开关管效率系数；λ为起升电机电磁转换效率系数；ε为减速机构机械效率系数；δ为减速机构传动比；ρ为起升电机磁极对数；S为起升电机转差率；U_d为矢量变频器整流输出直流电压；I_d为矢量变频器整流输出直流电流，P_d为矢量变压变频变频器整流输出直流功率；S3，计算起升电机系统不超载最大运行频率f_max；式中，P_1N为起升电机标称额定功率；S4，测量起重机系统起重力臂L，并实时计算起重机系统起升负载转矩Tl，Tl＝(L/R)×Tfz；根据变力臂起重机载荷特性Load‑diagrams表，采用插值法计算在起重机系统起重力臂L下的起重机安全负载转矩Taq；式中，R为起升减速机构卷扬盘半径；S5,判断在起重机系统起重力臂L下，起重机系统是否超载，Tfz>Tfz_max或Tl>Taq或P_1max>P_1N；则矢量变压变频变频器输电压置0，起重机报警停车，正向闭锁，反向开放，导向安全；式中，Tfz_max＝m_max×g×R为起重机起升机构电机最大允许负载转矩，m_max为系统最大起吊质量，g为重力加速度，R为起升机构卷扬机半径；Tl＝(L/R)×Tfz，Taq是根据变力臂起重机载荷特性Load‑diagrams表，采用插值法计算在起重机系统起重力臂下L的起重机安全负载转矩；P_1max为在起升机构电机输出转矩Tfz和起升电机最大运行频率f_max下的起升电机所需功。S6:计算在起重机系统起重力臂L下的起升电机最大运行频率f_lmax；Tl＝(L/R)×Tfzf_1max＝Kbz×f_max；式中，当L≥L₀时Kbz＝(Taq‑(Tl‑Tl₀))/Taq＝(Taq‑((L‑L₀)/R)×Tfz)/Taq＝1‑(L‑L₀)/R×Tfz/Taq；L<L₀时，Kbz＝1；L₀为变力臂起重机载荷特性Load‑diagrams表中最大起重质量对应的最大起重力臂；S7，检测起升电机速度控制手柄当前档位kdw；其中kdw档位由0，1，2…..k_max；k_max为起重机起升速度总档位数；S8，计算相邻速度档位起升电机矢量变频器输出间隔频率Δf,Δf＝f_lmax/k_max；S9，计算当前档位kdw对应的起升电机矢量变频器输出频率fk，fk＝f_1max×kdw/k_max＝kdw×Δf；S10，起升电机矢量变频器按间隔时间Δt_d秒，间隔频率Δf增加或减少输出频率，使输出频率变换到fk，保持fk运行，运行时间Ty后返回S4步循环或处理中断；Δt_d＝Δt₀+Kt×(Tl/Taq)＝Δt₀+Kt×(L/R)×Tfz/Taq式中，Kt为频率变化时间系数，Δt₀为频率变化基础时间。