直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在電鏟車上的應(yīng)用

由于ACS800 系列變頻器具有無傳感器高控制精度和零速滿轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，可保證電鏟車的提升和推壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)空中的零速懸停而不必采用機(jī)械抱閘裝置，從而提高了電鏟車系統(tǒng)的可靠性和工作效率。

2.3 再生能量的處理

對(duì)于電鏟車提升和推壓機(jī)構(gòu)工作中的再生能量的處理，可采取兩種解決方案：一種是整流橋采用由二極管組成的三相不控橋，外接制動(dòng)斬波器的方案，將再生能量通過制動(dòng)電阻以熱能的形式耗散掉，可采用的變頻器型號(hào)為ACS800-04/07;另一種是整流橋采用由IGBT組成的三相可控橋，再生能量通過可控整流橋回饋到電網(wǎng)中去，可采用的變頻器型號(hào)為ACS800-17。

另外，電鏟車的行走和回轉(zhuǎn)是分別運(yùn)行的，但為節(jié)省投資，行走和回轉(zhuǎn)采用同一個(gè)變頻調(diào)速裝置。為此可采用ACS800 標(biāo)準(zhǔn)軟件的兩個(gè)用戶宏切換的功能，即分別將行走和回轉(zhuǎn)的電機(jī)參數(shù)以及軟件參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)在用戶宏1 和用戶宏2 中，通過設(shè)定的數(shù)字輸入口的上升和下降沿即可實(shí)現(xiàn)行走和回轉(zhuǎn)兩套控制參數(shù)的切換，達(dá)到一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)電機(jī)的目的。

3 實(shí)驗(yàn)分析

將ACS800 系列變頻器應(yīng)用于4 m3電鏟車的電控系統(tǒng)中，并在某水泥廠進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)樣機(jī)如圖2所示。

其中，提升電機(jī)參數(shù)：

功率200 kW;

額定頻率37.5 Hz;

額定電流370 A;

額定轉(zhuǎn)速732 r/min;

變頻器型號(hào)為ACS800-04-0440-3，輸出視在功

率為440 kV·A。

推壓電機(jī)參數(shù)：

功率75 kW;

額定頻率38.9 Hz;

額定電流132 A;

額定轉(zhuǎn)速1 150 r/min;

變頻器型號(hào)為ACS800-04-0260-3，輸出視在功率為260 kV·A。

3.1 提升機(jī)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果分析

提升系統(tǒng)零速懸停時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形如圖3 所示(波形由ABB 專用調(diào)試和監(jiān)控軟件DriveWindow測(cè)得)。圖3 中，1 為轉(zhuǎn)速估算值;2 為轉(zhuǎn)速測(cè)量值;3為電機(jī)轉(zhuǎn)矩;4 為給定轉(zhuǎn)速值。由圖3 可見，由于采用了FS-Method，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定值(曲線4所示)由400 r/min 下降為0 r/min 時(shí)，由變頻器根據(jù)電機(jī)內(nèi)部數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到的電機(jī)轉(zhuǎn)速(曲線1 所示)也迅速下降為0 r/min，且該轉(zhuǎn)速基本與由測(cè)速編碼器得到的轉(zhuǎn)速測(cè)量值(曲線2)一致，并與轉(zhuǎn)速給定值(曲線4)完全吻合。由于轉(zhuǎn)速在零速時(shí)估算的準(zhǔn)確性，變頻器輸出的轉(zhuǎn)矩(曲線3 所示)可始終保持為恒定值，與負(fù)載相平衡，故可實(shí)現(xiàn)電鏟車提升結(jié)構(gòu)的零速懸停。由此說明，采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)可在無測(cè)速傳感器的條件下完全保證提升機(jī)構(gòu)的真正零速懸停。

3.2 推壓機(jī)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果分析

推壓系統(tǒng)零速懸停時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形如圖4 所示(波形由ABB 專用調(diào)試和監(jiān)控軟件DriveWindow測(cè)得)。圖4 中，1 為轉(zhuǎn)速估算值;2為電流測(cè)量值;3 為電機(jī)給定轉(zhuǎn)矩;4 為電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩;5 為轉(zhuǎn)速給定值。由圖4可見，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速給定值(曲線5所示)由500 r/min 下降為0 r/min 時(shí)，由變頻器根據(jù)電機(jī)數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到的轉(zhuǎn)速估算值(曲線1)也迅速跟蹤轉(zhuǎn)速給定值下降為零，并與給定值曲線相重合。由于轉(zhuǎn)速估算的準(zhǔn)確性，故變頻器輸出的轉(zhuǎn)矩給定值(曲線3)和轉(zhuǎn)矩實(shí)際值(曲線4)保持為恒定值，與實(shí)際負(fù)載相平衡，實(shí)現(xiàn)了推壓機(jī)構(gòu)零速懸停。由此說明，采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)可在無測(cè)速傳感器的條件下完全保證推壓機(jī)構(gòu)的真正零速懸停。

4 結(jié)語

在電鏟車上采用以直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)為核心的變頻器ACS800 系列可完全滿足在無速度傳感器條件下的轉(zhuǎn)速控制精度和轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的200豫的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且不必采用機(jī)械抱閘裝置就可實(shí)現(xiàn)提升和推壓機(jī)構(gòu)的零速懸停，保證了電鏟車工作的可靠性和高的生產(chǎn)效率。