变频器制动控制目的

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1、电动机知识变频器制动控制目的对于位能型负载来说，由于重物具有重力的缘由，如没 有特地的制动安装，重物在空中是停不住的。为此，电动机轴 上必需加装机械制动器，常用的有电磁铁制动器和液压电磁制 动器等。多数制动器都采用常闭式的，即：线圈断电时制动器 依托弹簧的力气将轴抱住；线圈通电时松开。在重物开端升降 或停住时，请求制动器和电动机的动作之间，必需严密配合。 由于制动器从抱紧到松开，以及从松开到抱紧的动作过程需求 时间（约0.6s，因电动机的容量大小而异），而电动机转矩的产 生或消逝，是在通电或断电霎时就立即反映的。因而，两者在 动作的配合上极易呈现问题。如电动机曾经通电，而制动器尚 未松开，将招

2、致电动机的严重过载；反之，如电动机曾经断电， 而制动器尚未抱紧，则重物必将下滑，呈现溜钩现象。匿名随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越 来越高的调速和控制要求。在电子技术飞速发展的今天，起重 机与电子技术的结合越来越紧密，如采用PLC取代继电器进行 逻辑控制，交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的 调速方式等。在选型对比基础上，本项目电动机调速装置采用 了先进的变频调速方案，变频器最终选型为ABB变频器ACS800，电动机选用专用鼠笼变频电动机。在众多交流变频调 速装置中，abb变频器以其性能的稳定性，选件扩展功能的丰 富性，编程环境的灵活性，力矩特性的优良性和在不同场合使

3、 用的适应性，使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。 ACC800变频器是ACS800系列中具有提升机应用程序的重要一 员，它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动 向导，自定义编程，DTC控制等，非常适合作为起重机主起升 变频器使用。本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司 所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27台桥式起重机变频 调速控制系统，详细介绍ACC800变频器在起重机主起升中的 应用。1DTC控制技术DTC （直接转矩控制，DirectTorqueControl）技术是 ACS800 变频器的核心技术，是交流传动系统的高性能控制方法之一， 它具有控制算法简单，易于数

4、字化实现和鲁棒性强的特点。其 实质是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下建立异步电 动机空间矢量数学模型，通过测量三相定子电压和电流（或中 间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值，并与给定 转矩和磁链进行比较，开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比 较器的输出选择合适的逆变器电压矢量（开关状态）。定子给定 磁链和对应的电磁转矩的实际值，可以用定子电压和电流测量 值直接计算得到。在计算中，只需要一个电动机参数定子电阻，这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定 向控制（矢量控制）形成了鲜明对比，极大地减轻了微处理器 的计算负担，提高了运算速度。直接转矩控制结构较为简单，可以实现快速的转矩

5、响应 （不大于5ms）。2防止溜钩控制作为起重用变频系统，其控制重点之一是在电动机处于回 馈制动状态下系统的可靠性（回馈是指电动机处于发电状态 时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能），尤其需要引起 注意的是主起升机构的防止溜钩控制。溜钩是指在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态出现下 滑的现象。电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）需要的时间大约为016s （视起重机型号和起重量大小而 定），变频器如过早停止输出，将容易出现溜钩，因此变频器必 须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生 过流而跳闸的误动作。防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流

6、 制动励磁功能。零速全转矩功能，即变频器可以在速度为零的 状态下，保持电动机有足够大的转矩，从而保证起重设备在速 度为零时，电动机能够使重物在空中停止，直到电磁制动器将 轴抱住为止，以防止溜钩的发生。直流制动励磁功能，即变频 器在起动之前自动进行直流强励磁，使电动机有足够大的起动 转矩，维持重物在空中的停止状态，以保证电磁制动器在释放 过程中不会发生溜钩。3系统硬件配置梅钢冷轧桥式起重机上应用的ACS800变频器调速系统由 电控柜，大小车变频控制柜，起升变频控制柜，联动控制台等 组成。主起升采用1台ACC800变频器驱动1台起升专用电动 机，并在电动机轴尾安装1台速度编码器，做速度反馈用。该速

7、度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转 矩计算精度，保证转矩验证，开闭闸等功能。主起升采用斩波 器加制动电阻实现制动功能，斩波器与制动电阻串联后接入变 频器整桥与逆变桥之间的直流回路中，并由变频器根据中间直 流回路电压高低控制斩波器接通与否（即控制制动电阻的投 切）。变频器配有RPBA201接口卡件，提供标准的Profibus2DP 现场总线接口，用于与PLC通信控制，并接收PLC发来的开，停车命令和速度设定值等控制参数。4起升变频器功能参数设置abb变频器在出厂时，所有功能码都已设置。但是，起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同， 所以，ACC800中一些重要的功能参数需要重新

8、设定。（1）起动数据（参数组99）参数99102 （用于提升类传动，但不包括主/从总线通信功 能）：CRANE；参数99104 （电动机控制模式）：DTC （直接转 矩控制）；参数9910599109 （电动机常规铭牌参数）：按照电 动机的铭牌参数输入。（2）数字输入（参数组10）Domain： dnf 辅助 More:d2gs2f参数1010110113 （数字输入接口预置参数）：按照变频器 外围接口定义进行设置，限于篇幅，不再赘述。（3）限幅（参数组20）参数20101 （运行范围的最小速度）：-1000 r/min （根据实 际电动机参数进行设定）；参数20102 （运行范围的最大速度）

9、： 1000r/min （根据实际电动机参数进行设定）；参数20103 （最大 输出电流）：120%；参数20104 （最大正输出转矩）：150%；参 数20104 （最大负输出转矩）：-150%；参数20106 （直流过压控 制器参数）：OFF（本例中ACC800变频器使用了动力制动方式， 此参数设为OFF后，制动斩波器才能投入运行）。（4）脉冲编码器（参数组50）参数50101 （脉冲编码器每转脉冲数）：1024；参数50103 （编码器故障）：FAULT （如果监测到编码器故障或编码器通 信失败时，ACC800变频器显示故障并停机）。（5）提升机（参数组64）参数64101 （独立运行选

10、择）：FALSE； 64103 （高速值1）：98%; 64106 （给定曲线形状）：0 （直线）；参数64110 （控制类 型选择）：FBJOYSTICK. （6）逻辑处理器（参数组65）参数65101 （电动机停止后是否保持电动机磁场选择）： TRUE （在电动机停止后保持电动机磁场为ON）；参数65102 （ON脉冲延时时间）：5s.（7）转矩验证（参数组66）参数66101 （转矩验证选择）：TRUE （转矩验证有效，要 求有脉冲编码器）。（8）机械制动控制（参数组67）参数67106 （相对零速值）：3%；参数67109 （起动转矩选 择器）：AUTOTQMEM （自动转矩记忆）。（

11、9）给定处理器（参数组69）参数69101 （对应100%给定设置电动机速度）：980r/min （根据实际电动机参数进行设定）；参数69102（正向加速时间）： 3s；参数69103 （反向加速时间）：3s；参数69104 （正向减速时 间）：3s；参数69105 （反向减速时间）：3s. （10）可选模块（参 数组98）参数98101 （脉冲编码器模块选择）：RTAC2 SLOT2 （脉冲 编码器模块类型为RTAC，连接接口为传动控制单元的选件插 槽2）；参数98102 （通信模块选择）：FIELDBUS （激活外部串 行通信并选择外部串行通信接口）。5试运行变频调速系统的功能参数设定完后

12、，就可进行系统试运行。 应先在变频器操作盘上进行速度给定，手动起动变频器，让起 升电动机空载运转一段时间，并且这种试运行可以在5, 10， 15, 20，25, 35, 50Hz等几个频率点进行，注意观察电动机的 运转方向是否正确，转速是否平稳，显示数据是否正确，温升 是否正常，加减速是否平滑等。单台变频器试运行正确后，再接入脉冲编码器模块进行 速度闭环调试，试运行起升机构变频调速系统。起升变频器手动运行无误后，就可接入？1。控制系统，进 行整机联调。整机联调中，关键要注意观察变频器起动与停止 时，主起升机械制动器的开闭反应是否快速，钩头是否存在溜 钩现象等。其次还要注意观察钩头在下降过程中，

13、制动单元和制动电 阻投运后，其温升是否正常。在重物下放过程中，重物的势能 会释放出来，此时电动机将工作在反向发电状态。在钩头下降 过程中，电动机通过逆变桥向变频器中间直流回路充电，当直 流回路的电压高于变频器系统设定值时，变频器控制斩波器接 通，进而使制动电阻投入工作，以消耗变频器中间直流回路多 余的电能，确保变频器中间直流回路电压稳定在一个特定电压 范围内。随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越 来越高的调速和控制要求。在电子技术飞速发展的今天，起重 机与电子技术的结合越来越紧密，如采用PLC取代继电器进行 逻辑控制，交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的 调速方式等。在选

14、型对比基础上，本项目电动机调速装置采用 了先进的变频调速方案，变频器最终选型为ABB变频器ACS800，电动机选用专用鼠笼变频电动机。在众多交流变频调 速装置中，abb变频器以其性能的稳定性，选件扩展功能的丰 富性，编程环境的灵活性，力矩特性的优良性和在不同场合使 用的适应性，使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。 ACC800变频器是ACS800系列中具有提升机应用程序的重要一 员，它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导，自定义编程，DTC控制等，非常适合作为起重机主起升 变频器使用。本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司 所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27台桥式

15、起重机变频 调速控制系统，详细介绍ACC800变频器在起重机主起升中的 应用。1DTC控制技术DTC （直接转矩控制，DirectTorqueControl）技术是 ACS800 变频器的核心技术，是交流传动系统的高性能控制方法之一， 它具有控制算法简单，易于数字化实现和鲁棒性强的特点。其 实质是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下建立异步电 动机空间矢量数学模型，通过测量三相定子电压和电流（或中 间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值，并与给定 转矩和磁链进行比较，开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比 较器的输出选择合适的逆变器电压矢量（开关状态）。定子给定 磁链和对应的电磁转矩的实际

16、值，可以用定子电压和电流测量 值直接计算得到。在计算中，只需要一个电动机参数定子电阻，这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定 向控制（矢量控制）形成了鲜明对比，极大地减轻了微处理器 的计算负担，提高了运算速度。直接转矩控制结构较为简单，可以实现快速的转矩响应 （不大于5ms）。2防止溜钩控制作为起重用变频系统，其控制重点之一是在电动机处于回 馈制动状态下系统的可靠性（回馈是指电动机处于发电状态 时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能），尤其需要引起 注意的是主起升机构的防止溜钩控制。溜钩是指在电磁制动器 抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）需要的时间大约为016s （视起重机型号和起重量大小而 定），变频器