一种新型的起重机速度自动控制装置制造方法及图纸

一种新型的起重机速度自动控制装置涉及一种起重设备，尤其是起重机的速度自动控制装置。该装置是一种电控柜，包括速度变换装置、机构速度设定器，速度反馈放大器、电压频率转换器、脉宽调制器、光电耦合环节、智能功率放大模块、功率开关模块、脉宽调制开关，转子回路串联的电阻器、三相整流模块、供电制动开关、转子电流检测装置、短路开关、电机正反转接触器、逻辑控制器、电机速度检测开关、反相器。采用大功率脉宽调制器控制绕线电机转子电流、转矩、速度，实现起重机速度的自动控制。构思新颖、结构紧凑、自动控制、维护方便，可大范围调节速度，用于起升机构可节能，用于大功率高压电机控制，可降低设备成本９０％。可广泛运用于所有起重机械。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种起重设备，尤其是起重机的速度自动控制装置。
技术介绍
现有起重机各机构均采用绕线式电机进行控制，而电机的速度控制是靠切换转子回路电阻获得起动调速特性，但这种调速方法无法获得稳定的平滑的速度调节与控制，得 不到低的稳定速度。目前大量起重设备，如港口起重机，冶金起重机及其他的特殊起重机均 要求各机构速度要能在很大范围内进行调节。采用定子调压系统虽然在这方面能解决一些 问题，但其缺点是线路复杂，造价昂贵，不易维护，而无法广泛推广使用。
技术实现思路
针对上述存在的不足，本技术提供一种用大切率脉宽调制器来控制绕线式电 动机的转子电流，从而实现电机转矩，速度能在大范围内调节与控制的，使用于起升机构 时，能实现节能控制，使用于大功率高压绕线式电机的启动与调速控制时，可大幅降低设备 成本的一种新型的起重机速度自动控制装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是如图所示，一种新型的起重 机速度自动控制装置，是一种电控柜装置，该装置包括速度变换装置(1)、机构速度设定 器(2)、速度反馈放大器FD(3)、UF/IF电压频率转换器(4)、脉宽调制器(5)、光电耦合环节 (6)、智能功率放大模块(7)、功率开关模块(8)、脉宽调制开关(9)、转子回路串联的电阻器 (10)、三相整流模块(11)、供电制动开关(12)、转子电流检测装置(13)、短路开关(15)、异 步电机正反转接触器(16)、逻辑控制器(17)、电机速度检测开关(19)、供电电源(20)、反相 器(21)，所有的器件都安装在电控柜中，并按电路原理图依次连接，电控柜有两个接口，一 个与供电电源联接，另一个与被控制的绕线式电机联接；所述的速度变换装置(1)其输入 信号为电动机转子电压，其频率与幅值都在变化，输出则为与转子频率成比例的直流电压 Ub，当定子绕组通电时，转子感应电压的频率与电机速度有关，电机速度越低，这个直流电 压越高，电机速度越高则这个直流电压Ub越低，当定子刚通电瞬间，转子尚未转动，Ub = 5V 转子频率为50赫兹，电机达到高速时，Ub近似为零；所述的机构速度设定器(2)，其设定电 压Ug上升第一档时，Ug = 4V，第二档时Ug = 3V，第三档时Ug = 2V，第四档时Ug = 0. 02V, 下降第一档时Ug = -4V，第二档时Ug = 3V，第三档时Ug = 8V，第四档时Ug = 9. 8V ；所述的 速度反馈放大器FD (3)，它综合了三个输入信号，来自给定装置的电压，来自速度变换的信 号Ub及电流截止负反馈信号Uf2，并对三个信号进行PID运算，运算的结果输出电压Uf送 入U/I电压/频率转换器⑷的输入端，所述的UF/IF电压频率转变器⑷是一个把放大 器的输出信号转换成相应的电流的装置，环节的输出电流IF正比于输入电压Uf ；所述的脉 宽调制器(5)，有三个输入端，G端——控制端，受If的作用，D端——电源端，S端——脉 宽调制器输出端，当If发生变化时，输出脉宽调制端S的波形及平均值示出相应的变化，输 出PWM信号；所述的光电耦合环节(6)，用于把脉宽调制脉冲经过光电耦合器传递到下一环 节，光电耦合环节起到把控制电路(低压)与功率模块(高压)隔离开来；所述的智能功率 放大模块(7)，产生用于驱动功率开关的控制脉冲，它应具有足够的驱动功率、幅值、脉冲陡度及快速反应能力以及各种保护功能，能防止干扰脉冲并产生故障状态下的关断脉冲；所述的功率开关模块(8)，由大功率的IGBT及相应的箝位电路、快速恢复整流管、电阻电容组 成，可以防止di/dt对IGBT的击穿，功率开关模块产生大功率PWM脉冲，根据调节放大器的 信号自动调节与控制转子电流及电机之转速；所述的脉宽调制开关(9)，当脉宽调制器工 作时闭合，给转子电流构成必要的通路；所述的转子回路串联的电阻器(10)，用以改善调 速时机械特性；所述的三相整流模块(11)，是把转子电压整流成直流电作PWM脉宽调制器 的电源；所述的供电制动开关(12)，下降时，电机作能耗制动运行，整流模块输出直流送入 电机定子绕组作制动电流；所述的转子电流检测装置(13)，由一些肖特基二极管组成的整 流电路，把转子电流变化快速的送给放大器，使其产生过流截止作用，抑制过电流过程的发 生；所述的短路开关(15)，只在某些情况下切除其作用，使之进入常规控制状态；所述的异 步电机正反转接触器(16)，根据逻辑检测环节的输出信号，控制电机做正向提升，能耗制动 下放与再生制动下放三种状态下工作；所述的逻辑控制器(17)，它在速度检测开关(19)及 速度设定器(2)两个信号控制下，产生正向提升，能耗下降或再生下降信号；所述的电机速 度检测开关(19)，检测电机速度有无；所述的被控电动机(18)，即起重机机构用绕线式电 动机，在大功率脉冲调制器控制下，电机按期望的规律自动调节电机之转速使其等于速度 设定器(2)所设定值，电机在三相380V交流电压下工作；供电电源(20)，为三相交流电源； 所述的反相器(21)，把指令信号反向，作为下降给定。本技术的有益效果是采用大功率脉宽调制器控制绕线式电动机的转子电 流，使电机转矩、速度能在大范围内稳定、平滑地调节与控制，构思新颖、结构紧凑、自动控 制、维护方便，用于起升机构时可实现节能控制，用于大功率、高压绕线式电机的起动与调 速控制时造价低廉，与其他控制方法相比，可降低设备成本90%。可广泛推广运用于各式起 重机速度自动控制。附图说明附图为本技术的电路原理图。利用附图和实施例对本技术作进一步说明。具体实施方式本技术是电控柜式装置，所有器件都安装在电控柜内，并按电路原理图依次 连接。把电机正反转接触器(升降开关)16接在三相电源20上，升降开关16下端接在 所控的电机18的定子绕组上，电机18的转子绕组的三个端子分别与转子回路串联的三相 平衡电阻10连接，而三相平衡电阻10的下端分别与三相整流模块11的交流端相连，整流 模块11的直流端P(+)N(_)与供电制动开关12A、12B相连，P与N同时与脉宽调制开关9A、 9B相连，12A、12B用于把制动电流注入电机的定子绕组，9A、9B则用于流过脉宽调制电流。速度设定装置2给出机构速度(升降各四档)，速度变换装置1用于检测速度，这 两个信号在放大器3的输入端进行综合比较，放大器3的输出与负载相适应，电流截止反馈 14用于抑制过电流。设电机在提升重物下工作，且速度设定为上升一档，在第一档，速度设定为4V，逻辑控制器17使正向接触器接通，电机得到供电，此时能耗制动开关12A、12B断开，PWM调制开关9A、9B接通，速度变换器1输出-5V直流电压，结果放大器3输出+IOV饱和值，电机开 始加速，这个电压经电压/电流变换器4的变换产生+5mA的电流IF，If使PWM调制器5产 生占空比为接近95%的调制脉冲，这个脉冲通过光电耦合器6而进入智能功率放大模块7， 智能功率放大模块7的脉冲使大功率调制器整流的模块输出控制电机转子的电流，由此， 电机18被电流加速的过程中，速度变换器1的输出电压很快的由-5V变成-4V并稳定运行 在-4V左右，占空比也在降低，3是个PID调节放大器，认为是无差系统，在负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的起重机速度自动控制装置，其特征在于：该装置是一种电控柜装置，包括速度变换装置（１）、机构速度设定器（２）、速度反馈放大器ＦＤ（３）、ＵＦ／ＩＦ电压频率转换器（４）、脉宽调制器（５）、光电耦合环节（６）、智能功率放大模块（７）、功率开关模块（８）、脉宽调制开关（９）、转子回路串联的电阻器（１０）、三相整流模块（１１）、供电制动开关（１２）、转子电流检测装置（１３）、短路开关（１５）、异步电机正反转接触器（１６）、逻辑控制器（１７）、电机速度检测开关（１９）、供电电源（发生；所述的短路开关（１５），只在某些情况下切除其作用，使之进入常规控制状态；所述的异步电机正反转接触器（１６），根据逻辑检测环节的输出信号，控制电机做正向提升，能耗制动下放与再生制动下放三种状态下工作；所述的逻辑控制器（１７），它在速度检测开关（１９）及速度设定器（２）两个信号控制下，产生正向提升，能耗下降或再生下降信号；所述的电机速度检测开关（１９），检测电机速度有无；所述的被控电动机（１８），即起重机机构用绕线式电动机，在大功率脉冲调制器控制下，电机按期望的规律自动调节电机之转速使其等于速度设定器（２）所设定值，电机在三相３８０Ｖ交流电压下工作；供电电源（２０），为三相交流电源；所述的反相器（２１），把指令信号反向，作为下降给定。２０）、反相器（２１），所有的器件都安装在电控柜中，电控柜有两个接口，一个与供电电源联接，另一个与被控制的绕线式电机联接；所述的速度变换装置（１）其输入信号为电动机转子电压，其频率与幅值都在变化，输出则为与转子频率成比例的直流电压ＵＢ，当定子绕组通电时，转子感应电压的频率与电机速度有关，电机速度越低，这个直流电压越高，电机速度越高则这个直流电压ＵＢ越低；所述的机构速度设定器（２），其设定电压ＵＧ设上升四档、，下降四档；所述的速度反馈放大器ＦＤ（３），它综合了三个输入信号，来自给定装置的电压，来自速度变换的信号ＵＢ及电流截止负反馈信号ＵＦ２，并对三个信号进行ＰＩＤ运算，运算的结果输出电压ＵＦ送入ＵＦ／ＩＦ电压／频率转换器（４）的输入端，所述的ＵＦ／ＩＦ电压频率转变器（４）是一个用来把放大器的输出信号转换成相应的电流的装置，环节的输出电流ＩＦ正比于输入电压ＵＦ；所述的脉宽调制器（５），有三个输入端，Ｇ端－－控制端，受ＩＦ的作用，Ｄ端－－电源端，Ｓ端－－脉宽调制器输出端，当ＩＦ发生变化时，输出脉宽调制端Ｓ的波形及平...

【技术特征摘要】
一种新型的起重机速度自动控制装置，其特征在于该装置是一种电控柜装置，包括速度变换装置(1)、机构速度设定器(2)、速度反馈放大器FD(3)、UF/IF电压频率转换器(4)、脉宽调制器(5)、光电耦合环节(6)、智能功率放大模块(7)、功率开关模块(8)、脉宽调制开关(9)、转子回路串联的电阻器(10)、三相整流模块(11)、供电制动开关(12)、转子电流检测装置(13)、短路开关(15)、异步电机正反转接触器(16)、逻辑控制器(17)、电机速度检测开关(19)、供电电源(20)、反相器(21)，所有的器件都安装在电控柜中，电控柜有两个接口，一个与供电电源联接，另一个与被控制的绕线式电机联接；所述的速度变换装置(1)其输入信号为电动机转子电压，其频率与幅值都在变化，输出则为与转子频率成比例的直流电压UB，当定子绕组通电时，转子感应电压的频率与电机速度有关，电机速度越低，这个直流电压越高，电机速度越高则这个直流电压UB越低；所述的机构速度设定器(2)，其设定电压UG设上升四档、，下降四档；所述的速度反馈放大器FD(3)，它综合了三个输入信号，来自给定装置的电压，来自速度变换的信号UB及电流截止负反馈信号UF2，并对三个信号进行PID运算，运算的结果输出电压UF送入UF/IF电压/频率转换器(4)的输入端，所述的UF/IF电压频率转变器(4)是一个用来把放大器的输出信号转换成相应的电流的装置，环节的输出电流IF正比于输入电压UF；所述的脉宽调制器(5)，有三个输入端，G端——控制端，受IF的作用，D端——电源端，S端——脉宽调制器输出端，当IF发生变化时，输出脉宽调制端S的波形及平均值示出相应的变化，输出PWM信号；所述的光电耦合环节(6)，用于把脉宽调制脉冲经过光电耦合器传递到下一环节，光电耦合环...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨启秀，成康，
申请(专利权)人：湖北华声机电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]