臺達C2000變頻器在龍門吊上的應用

龍門吊主要用于大型設備的起吊和搬運工作，由于大型龍門吊的工作強度大，工程持續時間長，當有特殊作業要求情況時，會因門吊故障造成動輒上萬的經濟損失，所以要求門吊有著便于操作、負載能力大、起吊上下速度平穩、啟停不溜鉤、響應快、易于維護、工作壽命長和節能的特點，而變頻器在門吊的這些特點中發揮了非常重要的作用，也正是有了變頻器的武裝才有了現代化作業的門吊。本文會結合臺達C2000變頻的功能和特點來一一說明其在門吊中的作用。

大型龍門吊

二、機械設計和工藝要求

1.機械機構設計

一般大型龍門吊從結構上分主要有龍門吊主梁,，門腿,，下部橫梁,，大車運行機構（行走臺車），主起升機構（天車），電氣系統及安全防護，司機室等。而涉及到電氣控制的是大車運行機構和主起升機構，由4套單軌制主動平車組成，通過變頻器的控制在軌道上行走；主起升機構由天車行走和主副鉤吊組成，包括卷揚機、減速機、制動器等，通過控制變頻器的速度達到控制天車行走和主副鉤吊的起升。

工作中的門吊全貌

起升機構

2.工藝要求

由于大車行走和小車行走屬于一般負載，沒有特殊要求，因此變頻器在V/F模式下即可正常工作，不需要做特殊設置就能投入使用，而主副鉤吊屬于重型負載，要求起鉤和松鉤都能保證不溜鉤，上下行平穩迅速，要求在直流制動后馬上投入制動器進行制動。V/F模式下通常是無法滿足要求的，需要對變頻器進行特殊模式設定后才能正常使用，否則會出現溜鉤和啟動不夠力的情況，變頻器的設置方法和內容文中會有重點介紹。

重物被吊離地面

三、控制方案制定和實施

3.1．方案制定

門吊變頻選用臺達C2000控制器。變頻器外觀如下圖所示：

臺達C2000變頻器

臺達C2000變頻器是新一代高性能變頻產品，主要特點和分析如下：

n 強化無感向量控制(SVC)響應提升轉矩特性。

門吊的負載較大，常規V/F模式輸出轉矩無法達到要求，而強化的向量控制模式可以提升轉矩特性，使得起升能獲得更大的輸出轉矩。

n 功率范圍0.75KW-355KW。

寬廣的功率段，以后會做到630KW。

n 零速轉矩輸出

在零速運轉模式下，SVC下可以自動執行直流制動，通過和制動機構配合可防止溜鉤。

n LCD多語言操作界面。

LCD操作界面提供了更豐富的操作信息，參數描述可視化，參數設置更便利，維護方便。

n 內置PLC

門吊需要控制的點不多，且都是邏輯控制，內置的PLC完全滿足控制要求。

n 雙額定設計 (ND輕負載/HD重負荷)。

重載模式下提高過負載能力，可以過負載額定輸出電流180%3秒鐘，200%2秒鐘。

3.2.方案實現：

變頻器端子接線圖

l 控制模式

起升變頻必須工作在SVC（無感測矢量控制）模式下，要獲得理想的矢量控制性能，必須對變頻器進行自整定，從而獲得電機的內部物理參數，如轉、定子電阻和磁通互感量等，自整定開始之前需設置電機的滿載電流、額定功率、額定轉速等電機的特性參數。具體設置方法如下：

a.設置電機參數，現場電機參數如下表所示：

主副鉤電機的參數

注：無載電流按40%滿載電流計算。

b.修改整定模式，C2000有5種自整定模式可選，選擇感應電機靜態測試，該方式無需負載脫離電機，整定過程中電機不運轉。

c.啟動變頻，C2000面板提供了AUTO（自動）和HAND(手動)兩種模式的切換，如果AUTO模式已經設置為端子操作，不方便調試的話，可以切換為HAND模式進行啟動，面板會顯示整定畫面，若干秒后整定結束。

d.修改速度模式為SVC向量模式，設置完成。

●直流制動

起升機構都配有機械制動機構，目的是為了停車制動防止行走過程中溜鉤，變頻器在運行過程中需和機械制動機構緊密配合，機械制動機構的開合是通過變頻器的運轉與否狀態輸出端子控制的，下面簡單說明制動過程。

變頻啟動：隨著變頻器啟動后，機械制動機構也隨之關閉，在變頻器建立旋轉磁場之前，輸出力矩沒有到達要求，因此需要變頻器提供制動力矩鎖住電機，防止溜鉤，當直流制動持續時間一過，輸出頻率達到起動頻率時，變頻器轉矩建立，開始加速動作。

變頻停止：變頻停止時，先做減速動作，輸出頻率到達制動起始頻率后，直流制動開始，等到變頻輸出頻率降為零后，機械制動機構開啟，此時機械制動和直流制動同時起作用，制動設置時間一到直流制動結束。

直流制動輸出時序圖

●波形分析

上位機軟件VFDsoft可以通過變頻器的485端口，實時采集現場變頻器狀態信息，如啟停狀態、工作電流、輸出頻率和DC-BUS等，通過查詢時間軸可以比較直觀的看到變頻在啟停運轉過程中的一系列變化，從而幫助分析變頻器工況。以下是現場抓取的主副鉤上下行波形。

主勾上下行波形

副鉤上下行波形

從以上波形可以看出變頻器在起始和結束電流輸出較大，運行過程中輸出平穩。變頻調試的原則是在保證啟停不溜鉤的情況下，減少直流制動的電流準位和制動時間，同時需要考慮客戶在使用過程中偶爾會進行超載操作，要留有一定余量。

●參數設置

通過VFDsoft可以上下載參數，并可保存為表格文件。按照調試中先后設置參數的順序進行匯集陳列如下。

四、結束語

C2000變頻有著優越的性能表現，應用范圍非常廣泛，不僅在OEM泛用市場表現卓越，同樣在各種拓展行業也有極大潛力。起重行業的成功應用也讓我們對C2000的未來充滿了期待。