一种电动葫芦变频控制电路及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种电动葫芦变频控制电路及其控制方法。该控制电路由功率电源供电单元和监控单元连接构成，三相交流电源通过低频三相交流电源供电支路向起升电机提供低频三相交流电源实现起升电机慢速运行功能，三相交流电源通过高频三相交流电源供电支路向起升电机提供高频三相交流电源，实现起升电机快速运行功能；该控制方法包括起升电机从慢速到快速运行的切换控制方法和起升电机从快速到慢速运行的切换控制方法。本发明专利技术设计合理，具有成本低、可靠性高等特点，满足了电动葫芦对于速度控制和安全运行的需求，可广泛应用于起重机械的电机驱动与控制领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于葫芦式起重机驱动与控制领域，尤其是。
技术介绍
葫芦式起重机(电动葫芦)在工作时，为了方便重物的吊装和准确定位，需要具有快速和慢速两种运行速度。目前葫芦式起重机为实现双速功能，通常采用如下两种变速控制方法一是配双绕组电机或子母电机，此方法的缺点是须配两套齿轮变速机构，其机械结构复杂、设备故障率高。二是在单速起升电机上直接配装通用变频器，实现快速和慢速运行功能，其优点是可以灵活实现无级变速，其缺点是为释放起重机重载下降时的重力势能须配置庞大的制动电阻，该制动电阻体积大，安装非常困难，同时由于变频器自身发热较大， 须在电气控制箱上开散热通风孔，降低了箱体的IP防护等级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对单速起升电机实现快慢速变换且能使电机工作于较高效率的电动葫芦变频控制电路及其控制方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种电动葫芦变频控制电路，由功率电源供电单元和监控单元连接构成，功率电源供电单元包括并联的低频三相交流电源供电支路和高频三相交流电源供电支路，三相交流电源通过低频三相交流电源供电支路向起升电机提供低频三相交流电源实现起升电机慢速运行功能，三相交流电源通过高频三相交流电源供电支路向起升电机提供高频三相交流电源，实现起升电机快速运行功能。而且，所述的监控单元由微处理器及其外围电路连接构成，该监控单元与连接在三相交流电源接入端的操作手柄相连接用于接收快慢速控制信号，监控单元与功率电源供电单元相连接，进行模拟信号的采集以及对低频三相交流电源供电支路和高频三相交流电源供电支路的切换控制。而且，所述的低频三相交流电源支路由整流模块、逆变桥、电机放电制动电路、支撑电容及三相接触器Jl连接构成，支撑电容连接在直流母线两端，逆变桥的输入控制端与监控单元的PWM输出控制端相连接，逆变桥根据SVPWM控制变换成低频交流电源，该低频交流电源通过三相接触器Jl连接到起升电机的三相输入端，该三相接触器Jl的输入控制端与监控单元控制端Jl相连接；电机放电制动电路连接在逆变器的直流母线上并与监控单元的AD接口及break接口相连接。而且，所述的逆变桥由六只IGBT功率管连接构成，所述的电机放电制动电路由 IGBT制动管和制动电阻组成。而且，所述的高频三相交流电源供电支路包括正向接触器J2和反向接触器J3，三相交流电源通过正向接触器J2和反向接触器J3连接到起升电机的三相输入端，正向接触器J2和反向接触器J3的输入控制端与监控单元的控制端J2、J3相连接。而且，所述的低频三相交流电源的频率为5Hz 10Hz，所述的高频三相交流电源的频率为50Hz。一种电动葫芦变频控制电路的方法，包括起升电机从慢速到快速运行的切换控制方法和起升电机从快速到慢速运行的切换控制方法，其中起升电机从慢速到快速运行的切换控制方法包括如下步骤(1)微处理器通过控制端口向低频三相交流电源供电支路发出SD信号，关断逆变桥中的功率管，同时将微处理器的PWM模块锁零；(2)微处理器发出SD信号后，延时tl时间后，发出接触器Jl的关断信号，使其触点断开，逆变器停止向起升电机输出低频交流电源，起升电机停止运行；(3)微处理器发出SD信号后，延时t2时间后，等待接触器Jl的触点完全断开后， 发出接触器J2或J3的接通控制信号，三相交流电源直接向起升电机提供高频交流电源，电机启动并快速运行；起升电机从快速到慢速运行的切换控制方法，包括如下步骤(1)微处理器发出接触器J2或J3的关断控制信号，切断起升电机的高频供电电源，停止向起升电机提供高频交流电源；(2)微处理器延时t3时间后，等待触器J2或J3的触点完全断开，发出接触器Jl 的接通信号，使其触点接通。(3)微处理器发出接触器Jl接通信号后延时t4时间后，同时监测电机定子绕组是否电压为0，直到电机定子绕组电压为0，发出SD无效信号，微处理器输出IGBT驱动信号， 实施SVPWM算法控制，由逆变器向起升电机输出低频交流电源，起升电机启动并慢速运行。而且，所述的tl时间为10ms，所述的t2时间为50ms，所述的t3时间为100ms，所述的t4时间为50ms。本专利技术的优点和积极效果是1、本专利技术与单速起升电机直接配置通用变频器的技术方案相比，对电机的控制更合理、更高效。其原因在于目前起重行业使用的单速起升电机并非变频电机，而是三相异步电机，是针对380V/50HZ条件设计的，其高效率区域位于额定工作点，最适合由电网工频电源，而直接配通用变频器，使其快慢速均工作在变频状态，特别是电动葫芦快速工作时间远大于慢速工作时间，必然使其效率下降，功率因素下降，而本专利技术使电机的快速运行由三相交流电源直接供电，慢速运行时用功率模块控制供电，对电机的效率和功率因素的影响很小。2、本专利技术与单速起升电机直接配置通用变频器的技术方案相比，更加安全可靠。 这是由于起重机属于特种设备，要求可靠性高，能够长期连续工作，若采用电机直接配置通用变频器方案，在变频器发生故障时，起重机就会停止工作，被吊装的重物可能悬在半空中，存在极大的安全隐患；而本控制电路则不会发生被吊重物悬在半空中的情况，即使在逆变桥或接触器发生故障时，仍可用另一种方式给起升电机供电，可以将重物平稳放回地面， 之后进行故障维修。3、本专利技术与单速起升电机直接配置通用变频器的技术方案相比，利用现有的单速起升电机，不改变不增加齿轮变速机构，简化机械结构，而且不需在原电气控制箱上开孔，不改变原电气箱的基本结构和防护等级，可方便地进行安装。若采用电机直接配置通用变频器方案，由于快速上升、下降，慢速上升、下降时，都需要变频器进行控制，变频器一直处于工作状态，发热量很大，将其安装在原电气控制箱内，必须在箱壁上开孔，同时加装风扇， 单独设计散热通道，才能使变频器温度保持在电器设备可正常工作的温度范围内，这样就改变了原电气控制箱的结构，降低了防护等级。而采用本专利技术提出的控制电路，功率模块只在慢速上升、下降时向起升电机供电，且时间很短，快速上升、下降时由接触器供电，因此短时间工作的功率模块发热总量会非常有限，不需要加装风扇，只要充分利用原电气控制箱箱体进行散热，就可以保持温度正常。4、本专利技术与单速起升电机直接配置通用变频器的技术方案相比，控制电路配置的制动电阻非常小，甚至可以取消，很好地解决了其安装的困难。其原因在于，电机满载快速下降会再生出很大的电能，而此时是由接触器向起升电机供电，再生的电能恰好可以回馈三相交流电源，满载慢速下降再生的电能很小，只要配置小的制动电阻就可以消耗。而采用电机直接配置通用变频器方案，变频器必须配置庞大的制动电阻以消耗满载快速下降时再生电能，不仅带来安装的困难，而且增加了费用。5、本专利技术设计合理，通过低频三相交流电源供电支路和高频三相交流电源供电支路的切换控制实现起升电机由慢速到快速以及由快速到慢速的变换功能，具有成本低、可靠性高等特点，满足了电动葫芦对于速度控制和安全运行的需求，可广泛应用于起重机械的电机驱动与控制领域。附图说明图1是本专利技术的控制电路框图；图2是本专利技术的电机慢速向快速变换时的控制时序图；图3是本专利技术的电机快速向慢速变换时的控制时序图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述一种电动葫芦变频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱传齐，杨德容，马赫，
申请(专利权)人：天津天安起重电器有限公司，
类型：发明
国别省市：