李毅

（寶鋼股份武鋼有限煉鋼廠，湖北 武漢 430083）

當今變頻器產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展，目前已經(jīng)可以應用于大型起重機的大功率提升電機，使得電機可以在零速低電壓啟動，能最大效率地使用電能，并按照實際需要進行光滑的調(diào)速，減少機械振動、磨損，提高機械部件和電機的壽命。將ABB 提升型數(shù)字變頻器應用于武鋼有限煉鋼廠450t 吊車起升機構(gòu)，可以實現(xiàn)電機的高效平穩(wěn)運行，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

1 ABB 提升型變頻器傳動系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1 變頻器傳動系統(tǒng)主動力電路構(gòu)成

變頻器傳動系統(tǒng)主動力電路主要由以下三部分構(gòu)成：ABB提升型變頻器、變頻電機及制動電阻器，圖1 中電氣部件1、2、3、4 均屬于變頻器內(nèi)部元器件。

圖1 變頻器傳動系統(tǒng)主動力電路

1.2 變頻器傳動系統(tǒng)主動力電路工作原理

傳動系統(tǒng)動力電源接入變頻器后，經(jīng)過整流單元，將三相交流電壓轉(zhuǎn)為直流電壓，變頻器電容組起到穩(wěn)定中間回路直流電壓的作用。IGBT 逆變器在外部控制信號及變頻器內(nèi)部控制邏輯命令下，將直流電壓轉(zhuǎn)換成需要的交流電壓來控制電機的運行。當電機處于減速停機過程中時，直流電壓將升高，當直流電壓升高到限定值時，制動斬波器開始工作，釋放制動時電機側(cè)反饋到中間直流母線的多余電能，并通過與變頻器連接的外部制動電阻器將電能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，保護主動力電路。

1.3 變頻器傳動系統(tǒng)控制回路組成

控制回路主要由PLC、變頻器外部I/O 控制模塊及中間繼電器組成。變頻器通過數(shù)字量信號進行控制，因RMIO 控制模塊數(shù)字輸入點數(shù)量不足，因此，需要用到RDIO-01 擴展數(shù)字模塊，控制方案如圖2 所示。

圖2 變頻器傳動系統(tǒng)控制方案

1.4 變頻器傳動系統(tǒng)控制回路工作原理

（1）起動條件。變頻器上電后，無故障報警時，變頻器輸出“裝置故障（取反）”信號，通過中繼將該信號傳給PLC。變頻器無故障且檢測DC 母線電壓正常時，變頻器輸出“裝置準備好”信號，通過中繼將該信號傳給PLC。

PLC 程序判斷控制器的零位信號、動力及操作電源開關(guān)信號、電機的過熱及超速等保護裝置信號、變頻器“裝置準備好”及“裝置故障（取反）”信號均正常時，程序輸出“起動使能”信號，該PLC 輸出點在程序內(nèi)將控制器零位條件自鎖，同時控制“起動使能”中繼吸合，通過中繼將該信號傳入變頻器控制模塊，此時，變頻器滿足起動條件。

（2）運行原理。變頻器滿足起動條件后，當控制器推到上升或下降檔位時，PLC 程序控制“上升”或“下降”中繼吸合，通過中繼將方向信號傳給變頻器。此時，“上升”及“下降”信號即為主令一檔速度。當控制器推出到二檔、三擋及四檔時，PLC 程序依次控制“主令二檔”“主令三檔”“主令四檔”中繼吸合，通過中繼將信號傳給變頻器。

變頻器根據(jù)接收到的“起動使能”信號、方向信號及檔位信號的邏輯，按設(shè)定參數(shù)條件控制電機運行，同時輸出“制動器打開”信號給PLC，控制電機的機械制動器打開。PLC 采集到機械制動器的打開極限信號后，通過程序輸出“制動器打開信號檢測”信號，控制該中繼吸合，將該檢測信號反饋回變頻器，確保正常安全運行。

當起升機構(gòu)碰到安全預極限位后，PLC 只能輸出“上升”或“下降”信號到變頻器，封鎖“主令二檔”、“主令三檔”及“主令四檔”信號，電機只能以一檔的速度慢速運行。當起升機構(gòu)碰到安全停止極限位后，PLC 封鎖方向信號，使變頻器控制電機停止運行。

（3）停機原理?？刂破骰氐搅阄缓?，PLC 程序控制“零位”中繼吸合，方向信號及檔位信號中繼均釋放。變頻器控制電機減速制動，同時檢測電機轉(zhuǎn)速，當電機轉(zhuǎn)速接近相對零速時，關(guān)閉“制動器打開”信號，通過PLC 控制電機的機械制動器閉合。

當變頻器運行中發(fā)生故障報警或DC 母線電壓不正常時，變頻器關(guān)閉“裝置故障（取反）”或“裝置準備好”信號，PLC程序封鎖“起動使能”信號及方向信號、檔位信號，變頻器以控制機械制動器閉合的快速停車方式，使電機停止運行。

2 ABB 提升型變頻器關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置

2.1 起動數(shù)據(jù)參數(shù)

起動數(shù)據(jù)主要包括電機的額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速等信息，根據(jù)電機銘牌設(shè)置完畢后要進行電機辨識。為安全起見，做電機辨識時，應脫開負載進行。

2.2 驅(qū)動功能相關(guān)參數(shù)

（1）啟動/停車設(shè)定。要注意的是，啟動特性選擇和預勵磁時間兩項參數(shù)，啟動特性選擇參數(shù)不改動，仍然保持系統(tǒng)默認設(shè)置，即設(shè)為恒定勵磁模式。預勵磁時間參數(shù)指的是在恒定勵磁模式下定義的勵磁時間，應用中設(shè)置為500ms。

（2）速度控制。其中包括速度控制的增益、積分時間、微分時間及實際速度的濾波時間等，這些參數(shù)基本保持其系統(tǒng)默認典型值。

（3）機械制動控制。應用中將指示ZERO SREED 的電機轉(zhuǎn)速值設(shè)為20%，ZERO SREED 置“1”前的延時時間設(shè)為200ms，以達到使電機接近相對零速抱閘的目的。應用中ZERO SREED 指示值不能設(shè)為0 或較低的值，否則，會導致制動命令無法閉合。

2.3 控制端口定義

（1）數(shù)字輸入端口定義。變頻器外部I/O 控制模塊的DI數(shù)字輸入接口的實際輸入信號定義為：DI1 為制動器應答，接入“制動器打開信號檢測”中繼信號；DI2 為零位輸入，接入“零位”中繼信號；DI3 為A 方向啟動，接入“上升”中繼信號；DI4 為B 方向啟動，接入“下降”中繼信號；DI_IL 為故障復位，接入“復位”中繼信號；擴展模塊EXT DI1.1 為急停（取反），接入“起動使能”信號；EXT DI2.1 為速度分級給定2，接入“主令二檔”中繼信號；EXT DI2.2 為速度分級給定3，接入“主令三檔”中繼信號；EXT DI2.3 為速度分級給定4，接入“主令四檔”中繼信號。

（2）數(shù)字輸出端口定義。變頻器外部I/O 板共有3 個數(shù)字輸出接口，應用中定義為：第一個輸出RO1 用于控制“制動器打開”繼電器；第二個輸出RO2 用于控制“裝置準備好”繼電器；第三個輸出RO3 用于控制“裝置故障（取反）”繼電器。

2.4 保護功能參數(shù)

（1）制動斬波器。應用中，需要激活制動斬波器的控制及制動電阻的過載保護功能，使電機在制動過程中反饋到直流母線的電能被電阻吸收，防止燒損主回路。同時，制動斬波器的控制模式要設(shè)定為當直流電壓超過制動極限電壓的時候，制動斬波器才允許工作。

（2）故障功能。主要將通信中斷、電機過熱和過載、電機缺相及接地故障等情況下的相應參數(shù)設(shè)置為故障跳閘（FAULT），以起到保護作用。

3 結(jié)語

將ABB 公司ACC 800 提升型變頻器應用到450t 鑄造橋式起重機的提升系統(tǒng)后，大大簡化了其他的配套設(shè)備，應用以來保持著長時間連續(xù)運行低故障的工作狀態(tài)。同時，由于變頻器對電機的功率優(yōu)化控制，使得系統(tǒng)運行效率很高，在節(jié)能降耗方面有積極的作用。