英威騰CHA100四象限變頻器在港機上的應(yīng)用

　　摘 要：隨著港口自動化水平的提高，交流變頻調(diào)速技術(shù)在門機中的應(yīng)用非常普遍。本文著重以英威騰CHA100四象限變頻器在某港口港機項目上的成功應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 CHA100 岸橋

　　一、引言

　　岸橋是港口碼頭前沿裝卸大型散雜貨的通用港口裝卸起重機，在各大海港、內(nèi)河碼頭都廣泛使用。隨著港口自動化水平的提高，交流變頻調(diào)速技術(shù)在門機中的應(yīng)用非常普遍，如圖1所示為國內(nèi)某港口岸橋。

　　圖1 港口岸橋

　　岸橋具有大慣性、四象限、速度快的運行特點，既要滿足頻繁的起停、制動，顯著的振動與沖擊，又要保證恒轉(zhuǎn)矩平滑調(diào)速，弱磁高速時的滿功率輸出，并且在低頻、基頻與高頻都必須具有足夠的過載倍數(shù)等要求。此外，岸橋涉及到安全方面的問題，對變頻器的可靠性與穩(wěn)定性也有著非常高的要求。

　　本文以港口岸橋為例，說明了英威騰CHA100四象限變頻器在岸橋中的應(yīng)用特點。

　　二、港口岸橋電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

　　岸橋主要傳動機構(gòu)由起升、大車、小車、俯仰機構(gòu)等組成，各機構(gòu)均采用交流變頻方式驅(qū)動。

　　起升機構(gòu)和大車機構(gòu)共用兩個CHA100系列800KW逆變器，小車機構(gòu)和俯仰機構(gòu)共用一個CHA100系列400KW逆變器。變頻方式為交-直-交變頻，主電氣系統(tǒng)如圖2所示，控制拓撲如圖3所示。

　　圖2 主電氣系統(tǒng)

　　圖3 整流與逆變控制拓撲

　　進線電源經(jīng)過兩臺CHA100系列800KW的PWM整流器為四個機構(gòu)的逆變器提供直流母線電源，1#與2#PWM整流器采用主從控制，PWM整流器之間通過光纖通訊，四個機構(gòu)的逆變器均掛在直流母線上，可以實現(xiàn)機構(gòu)與機構(gòu)之間的能量循環(huán)，也可以將機構(gòu)的能量回饋至電網(wǎng)。

　　起升機構(gòu)和大車機構(gòu)采用“先到先服務(wù)”原則，在一個機構(gòu)速度完全為零的時候，才允許切換到另一個機構(gòu)。小車和俯仰采用“先到先服務(wù)”原則，在一個機構(gòu)速度完全為零的時候，才允許切換到另一個機構(gòu)。

　　起升機構(gòu)由兩臺交流電機驅(qū)動，兩臺電機之間采用硬連接共同驅(qū)動卷揚機，分別由1#與2#逆變器驅(qū)動，兩臺逆變器均采用矢量閉環(huán)模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數(shù)值送給變頻器，上位機PLC通過通訊控制1#逆變器，2#逆變器由1#逆變器控制，1#與2#變頻器為主-從關(guān)系，采用功率均衡模式控制。

　　大車機構(gòu)由多臺交流電機驅(qū)動，由1#與2#逆變器并機成1600KW的逆變器驅(qū)動，并機后控制模式采用V/F模式，上位機PLC通過通訊控制1#逆變器，1#與2#變頻器為主-從關(guān)系，采用并機模式。

　　小車機構(gòu)由一臺交流電動機驅(qū)動，由400KW逆變器驅(qū)動，采用矢量閉環(huán)控制模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數(shù)值送給變頻器，上位機PLC通過通訊控制該臺逆變器。

　　俯仰機構(gòu)由一臺交流電動機驅(qū)動，由400KW逆變器驅(qū)動，采用矢量閉環(huán)控制模式，參與位置控制和速度反饋的增量編碼器的數(shù)值送給變頻器，上位機PLC通過通訊控制該臺逆變器。

　　1#與2#逆變單元之間的功率均衡模式與并機模式根據(jù)各機構(gòu)之間的邏輯關(guān)系由上位機PLC控制實現(xiàn)全自動切換;K1～K6接觸器用于控制各機構(gòu)之間的主電源切換，PLC根據(jù)各機構(gòu)之間的邏輯關(guān)系控制K1～K6接觸器，完成各機構(gòu)之間的自動切換。

　　三、現(xiàn)場情況

　　現(xiàn)場中PWM整流器如圖4所示，各傳動機構(gòu)的逆變器如圖5所示。

　　岸橋工作時，由于采用CHA100四象限變頻器，各機構(gòu)電機減速時的能量可以回饋至電網(wǎng)，此外還降低了整套變頻器對電網(wǎng)的污染;各逆變器之間采用共直流母線方案，在機構(gòu)聯(lián)動時，聯(lián)動機構(gòu)之間的能量也可以進行循環(huán)，不僅節(jié)省了電能，而且可以縮減各逆變器的加減速時間，提高了港口的生產(chǎn)效率。

　　四、結(jié)束語

　　英威騰CHA100四象限變頻器采用公共直流母線結(jié)構(gòu)、高性能矢量控制技術(shù)、PWM整流及能量回饋技術(shù)，不僅滿足了岸橋的各項高性能參數(shù)指標，也達到了港口機械的安全可靠及作業(yè)繁忙的要求。經(jīng)過在該港口岸橋兩年多的正常運行，證明了英威騰CHA100四象限產(chǎn)品在性能、穩(wěn)定行、可靠性方面都完全能滿足大型港機的要求，在港口裝卸、船舶制造等多種行業(yè)的起重設(shè)備上將有廣泛的應(yīng)用前景。