酷馬Q9000系列變頻器在橋式起重機上的應用
引言
橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，俗稱天車，廣泛地應用在室內外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。起重小車又由起昇機構、小車運行機構和小車架三部分組成，參見圖1。
起重機電動運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動，即用一台電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為獨立驅動，即兩邊的主動車輪各用一台電動機驅動。中小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式，大起重量的普通橋式起重機為便於安裝和調整，驅動裝置常採用萬向聯軸器。
電動運行機構由三個基本獨立的拖動系統組成。 ①大車拖動系統：拖動整台起重機順著車間做“橫向”運動（以操作者的坐向為準）。 ②小車拖動系統：拖動吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運動。 ③吊鉤拖動系統：拖動重物作吊起或放下的上下運動。
相對於提昇機構控制，橋式起重機在大車拖動以及小車拖動方面對於變頻器的控制要求比較低，所以本文重點介紹酷馬Q9000系列變頻器在提昇機構控制上的應用。提昇機構的運轉具有大慣性，四象限運行的特點，與其他傳動機械相比，對變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求。酷馬Q9000系列變頻器是專為起重機類負載而設計的變頻器，具有如下特點：①具有全程矢量控制。在0.5HZ的低頻下，即使無速度反饋環節，也能提供150%額定轉矩的啟動力矩。 ②四象限運行。可配置能量回饋裝置，實現四象限運行，而且動態響應好。 ③恆轉矩特性。在全速範圍內，具有恆轉矩特性。
图1 桥式起重机结构
外置刹车单元CDBR4030电原理图
变频器SVC控制方式
无速度传感器矢量控制（也称为SVC控制方式，sensorless VC）可以获得接近闭环控制的性能，同时省去了速度传感器，具有较低的维护成本。与传统V/Hz控制比较，无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性，变负载下的速度调节能力亦得到改善，同时还可获得高的起动转矩，这在高摩擦与惯性负载的起动中有明显的优势。正是由于这些驱动特性，该控制技术已逐渐成为通用恒转矩驱动应用的选择。
酷马Q9000系列变频器提供SVC控制方式，能够很好的满足起重设备上启动时需要满负载（甚至是过负载，通常运行时间很短）运行。SVC控制方式从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性，但是前提是获得准确地电机参数。Q9000变频器涉及到电机的相关参数参见表1。
表1 Q9000变频器电机相关参数
| 参数 | 参数含义说明 |
| 51-05 | 电机额定电压 |
| 51-06 | 电机额定频率 |
| 52-01 | 电机额定电流 |
| 52-02 | 电机额定滑差 |
| 52-03 | 电机空载电流 |
| 52-04 | 电机极数 |
| 52-05 | 电机线向电阻 |
| 52-06 | 电机漏电感 |
| 52-07 | 铁饱系数１ |
| 52-08 | 铁饱系数２ |
| 52-09 | 电机机械损失 |
报闸时序控制
在起重设备的应用上，一般都会存在机械抱闸机构，这主要是考虑到安全方面的因素。提升机构在机械抱闸机构抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象（称为溜钩），防止溜钩是桥式起重机控制系统设计中的安全控制环节。当吊钩起吊重物停止在半空中时，如果要作上升或者下降动作，变频器的运行和对机械抱闸机构的控制，这两者之间的配合就显得非常重要；配合不好，有可能出现变频器报警（过载或者过流），也有可能出现重物溜钩的现象。针对这种现象，酷马Q9000变频器专门开发参数来方便调整。使用酷马Q9000变频器多功能输出指令运转中2功能就能够很好的解决这个问题，具体时序图如图4所示。
制动器打开／闭合信号设置推荐
制动器打开／闭合的信号，根据所使用的控制模式，请使用以下推荐的变频器输出信号。
| 控制模式 | 制动器打开／闭合信号 | 制动器打开／闭合值调整 | ||
| 信号名 | 参数设定（注1） | 信号名 | 参数设定 | |
| 不带PG矢量控制(11-02=2出厂设定) | 频率检出2 | T2-01=05 | 频率检出值 | P4-01=1.0~3.0Hz P4-02=0.1~0.5Hz |
| 带PG矢量控制(11-02=2) | 运行中2 | T2-01=37 | 零速值(只限关闭时) | 22-01=0.1~0.5 Hz |
注意：制动器打开／闭合信号，任何控制模式下都请不要设定为运行中（设置为00。）
注1：以使用多功能接点输出端子(RA-RC)时的参数设定为例。
注2：不带PG矢量控制时,参数P4-01通常设定为1.0~3.0Hz;
设定过低时,电机启动转矩不足容易发生启动时滑落。请务必使设定值在于51-09(最
低输出频率)及下图P4-02的值。
设定过高时启动时容易发生启动时大电流冲击。
频率检出２信号下降沿可通过P4-02(0.1~0.5Hz)进行调整。停止时发生滑落现象时，
请调整P4-02=0.1 Hz。
变频器参数设计
（1）参数恢复出厂值：
| 参数 | 名称 | 单位 | 设定 |
| 11-02 | 参数初始化 | 2220 |
（2）设置电机参数：
| 参数 | 名称 | 单位 | 设定 |
| 51-06 | 马达额定频率 | Hz | 50.00 |
| 51-05 | 马达额定电压 | V | 380.0 |
| 52-01 | 马达额定电流 | A | 34.60 |
| 52-02 | 马定额定滑差 | 0.91 | |
| 52-03 | 空载电流 | A | 17.99 |
| 52-04 | 极数 | 8 |
注意：对于52-03无载电流，可以通过几种方式获得：
- 通过变频器动态测试电机参数计算出来（电机必须拖开负载运行），但是由于此台起重设备无法进行动态测试，这种方式不能采用；
- 在电机铭牌上获得；
- 在VF模式下空载运行，察看变频器输出电流；
- 查询手册。
（3）电机参数测量：
Main menu
Easy-tuning
电机参数测量完成后，察看电机参数：
| 参数 | 名称 | 单位 | 设定 |
| 52-01 | 电机额定电流 | A | 34.6 |
| 52-02 | 电机额定滑差 | 1.45 | |
| 52-03 | 空载电流 | A | 56.3 |
| 52-04 | 极数 | 8 | |
| 52-05 | 电机线间电阻 | Ω | 0.612 |
| 52-06 | 电机漏电感 | 19.5% | |
| 52-07 | 铁饱系数１ | 0.36 | |
| 52-08 | 铁饱系数２ | 0.6 |
（4）调整控制方式为（电流控制）方式：
| 参数 | 名称 | 单位 | 设定 |
| 11-02 | 控制模式 | 2 |
（5）调整参数：
| 参数 | 名称 | 单位 | 设定 |
| 21-01 | 频率指令选择 | 0 | |
| 22-01 | 直流制动开始频率 | Hz | 1.5 |
| 31-01 | 加速时间１ | Sec. | 6.00 |
| 31-02 | 加速时间２ | Sec. | 3.00 |
| 36-01 | 载波频率 | KHz | 6.00 |
| 41-01 | 频率指令1 | Hz | 10.0 |
| 41-02 | 频率指令2 | Hz | 50.0 |
| 51-01 | 输入电压设定 | V | 380.0 |
| 51-06 | 基础频率 | Hz | 50.00 |
| 51-13 | 基础电压 | V | 380.0 |
| T1-02 | 端子RST功能选择 | A | |
| T2-01 | 端子RA-RC功能选择 | 37.0 | |
| T3-05 | 端子MFI功能选择 | 1F | |
| P3-04 | 减速中失速防止功能选择 | 0 |
（6）调整机械抱闸控制点：
由于机械抱闸使用接触器控制，接触器电源为220V，所以采用继电器控制，选用RA/RC常开触点。
负载运行
使用以上参数，进行负载运行。0-50HZ带6吨载运行时母线电压的状态：
（1）不运行状态。500VDC；上升启动时电压480VDC；下降过程中最大电压730VDC；
（2）带8吨载运行时输出电流的状态。上升启动时最大电流70A 下降过程中最大电流56A 稳定运行时电流29A。
结束语
带载情况下启动电流保持在3倍额定电流范围（酷马Q9000变频器过载电流范围为额定3倍）以内，能够提供足够启动转矩；带载下降过程中最大母线电压维持在730VDC设定值，保证了变频器不出现OV报警；T2-01=37功能判断条件采取频率和电流综合判断，保证在带载情况下不出现溜钩现象。经过测试能够满足项目起重设备长期安全稳定运行的要求。
View: Create:08/10/15