CN103023424B - 欠压保护方法及具有欠压保护功能的起重机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种欠压保护方法，包括以下步骤：(a)实时采集直流母线电压，并判断所述直流母线电压是否大于或等于额定母线电压；(b)在所述直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速以拉动负载正常运行；(c)在所述直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，所述变频器减小后的输出转矩为当前直流母线电压能够承受的最大转矩。本发明还提供一种使用上述方法的起重机。本发明通过实时检测直流母线电压，并在直流母线电压下降时及时降低输出频率，从而可避免起重机在欠压情况下负载失速下坠事故。
Description
技术领域
本发明涉及起重机领域，更具体地说，涉及一种欠压保护方法及具有欠压保护功能的起重机。
背景技术
起重机是常用的工程器械，其作用是起吊重物。传统的起重机调速方法较多，但都存在调速范围小、速度稳定性差、无法长时间低速下降载荷等缺点。近年来，随着电力电子技术日新月异的发展，变频调速在各种传动场合的应用成为一种趋势。变频调速作为一种调速方法，其发展一直十分迅速，它在节能，降低噪音，维护量小，自控性能好等方面的优点非常突出。
在起重行业的应用现场特别是建筑工地现场，一般都是许多起重设备同时工作，这样就会造成工地的供电电压不稳，基本都达不到额定供电电压。例如，380V标准供电在个别现场极端情况下可能只有300V供电。
外部供电是变频器运行需要能量的唯一来源，如果外部供电达不到标准，则变频器的输出能力势必会下降。如果变频器在带满载提升运行过程中输入电压突然下降很多，就会造成变频器输出力矩严重不足，从而导致重物急速下坠，造成非常严重的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述起重机因电压变化而产生安全隐患的问题，提供一种欠压保护方法及具有欠压保护功能的起重机。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种欠压保护方法，包括以下步骤：
(a)实时采集直流母线电压，并判断所述直流母线电压是否大于或等于额定母线电压；
(b)在所述直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速以拉动负载正常运行；
(c)在所述直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，所述变频器减小后的输出转矩为当前直流母线电压能够承受的最大转矩；
还包括：在所述直流母线电压小于或等于设定保护值时使变频器快速停车并执行制动器关闸，所述设定保护值为起重机额定电压的70％。
在本发明所述的欠压保护方法中，在所述步骤(c)之后还包括：在直流母线电压恢复到额定母线电压时，使变频器恢复到额定输出状态。
在本发明所述的欠压保护方法中，在所述步骤(c)中，所述变频器以最快速度减小输出转矩及降低输出频率。
本发明还提供一种具有欠压保护功能的起重机，所述起重机通过变频器控制电机进行负载提升，包括：
电压检测单元，用于实时采集直流母线电压，并判断所述直流母线电压是否大于或等于额定母线电压；
输出控制单元，用于在所述直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速以拉动负载正常运行；
欠压保护单元，用于在所述直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，所述变频器减小后的输出转矩为当前直流母线电压能够承受的最大转矩；
还包括紧急制动单元，用于在所述直流母线电压小于或等于设定保护值时使变频器快速停车并执行制动器关闸，所述设定保护值为起重机额定电压的70％。
在本发明所述的具有欠压保护功能的起重机中，所述输出控制单元在直流母线电压由欠压恢复到额定母线电压时，使变频器恢复到额定输出状态。
在本发明所述的具有欠压保护功能的起重机中，所述欠压保护单元使所述变频器以最快速度减小输出转矩及降低输出频率。
本发明的欠压保护方法及具有欠压保护功能的起重机，通过实时检测直流母线电压，并在直流母线电压下降时及时降低输出频率，从而可避免起重机在欠压情况下负载失速下坠事故。
附图说明
图1是本发明具有欠压保护功能的起重机的结构示意图。
图2是本发明欠压保护方法第一实施例的示意图。
图3是本发明欠压保护方法第二实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明具有欠压保护功能的起重机实施例的示意图。该起重机通过变频器控制电机进行负载提升，除了包括吊臂、吊钩等机械结构外，还包括电压检测单元11、输出控制单元13以及欠压保护单元12，其中上述电压检测单元11、输出控制单元13以及欠压保护单元12可位于起重机的变频器(用于控制负载提升电动机的变频器)中，并由软件、硬件或其结合实现。上述输出控制单元13以及欠压保护单元12根据电压检测单元11的检测结果进行相应操作。
电压检测单元11用于实时采集变频器的直流母线电压，并判断上述直流母线电压是否大于或等于额定母线电压。上述变频器的直流母线电压随外部供电电压的变化而变化。在具体实现时，该电压检测单元11可使用现有变频器的电压检测方式进行直流母线电压检测。
输出控制单元13用于在电压检测单元11测得的直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速(即额定频率)，从而使起重机拉动负载正常运行。
在该起重机中，输出控制单元13在电压检测单元11测得的直流母线电压升高时，使变频器缓慢提高输出转矩并缓慢增加输出频率(例如在电机启动时或由欠压恢复到额定母线电压时)，以实现一个平稳的过度状态。
欠压保护单元12用于在电压检测单元11测得的直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，其中变频器减小后的输出转矩小于或等于电压检测单元11测得的当前直流母线电压能够承受的最大转矩。
在具体实现时，欠压保护单元12使变频器以最快速度减小输出转矩，直到输出转矩达到当前母线电压能够承受的范围内，从而避免起重机的负载急速下坠。同时欠压保护单元12使变频器以最短的减速时间迅速减小输出频率，以避免变频器报欠压故障。
在上述具有欠压保护功能的起重机中，还可包括紧急制动单元。该紧急制动单元用于在电压检测单元11测得的直流母线电压小于或等于设定保护值时使变频器快速停车(也就是使变频器以最快且不过压、不过流、不过载的速度降低输出频率直到关闸频率)并执行制动器关闸，确保在极度欠压的情况下不发生失速下坠事故。
如图2所示，是本发明欠压保护方法第一实施例的示意图，其中该方法可应用于起重机等通过变频器控制电机进行负载提升的设备。该方法具体包括以下步骤：
步骤S21：实时采集变频器直流母线电压。上述变频器的直流母线电压随外部供电电压的变化而变化。在具体实现时，可使用现有变频器的电压检测方式进行直流母线电压检测。
步骤S22：判断直流母线电压是否大于或等于额定母线电压。该额定母线电压是其中机正常工作时的工作电压。
步骤S23：在直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速以拉动负载正常运行。
步骤S24：在直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，其中变频器减小后的输出转矩为当前直流母线电压能够承受的最大转矩。
在该步骤中，为了避免起重机等设备的负载急速下坠，可使变频器以最快速度减小输出转矩，直到输出转矩达到当前母线电压能够承受的范围内。同时为了避免变频器报欠压故障，可使变频器以最短的减速时间迅速减小输出频率，从而不会造成起重机工作中断。
上述各个步骤在起重机运行过程中持续执行。
如图3所示，是本发明欠压保护方法第二实施例的示意图，其中该方法可应用于起重机等通过变频器控制电机进行负载提升的设备。该方法包括以下步骤：
步骤S31：实时采集变频器直流母线电压。上述变频器的直流母线电压随外部供电电压的变化而变化。在具体实现时，可使用现有变频器的电压检测方式进行直流母线电压检测。
步骤S32：判断直流母线电压是否小于设定的保护值，若是则执行步骤S33，否则执行步骤S34。该保护值为起重机欠压停机电压值，可根据起重机的工作条件进行设定，例如可设置为起重机额定电压的70％。
步骤S33：使变频器快速停车并执行制动器关闸。在具体实现时，需使变频器以最快且不过压、不过流、不过载的速度降低输出频率直到输出关闸频率并执行关闸逻辑，停止输出，从而确保在极度欠压的情况下不发生失速下坠事故。
步骤S34：判断直流母线电压是否大于或等于额定母线电压。该额定母线电压是其中机正常工作时的工作电压。
步骤S35：在直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速以拉动负载正常运行。
步骤S36：在直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，其中变频器减小后的输出转矩为当前直流母线电压能够承受的最大转矩。
在该步骤中，为了避免起重机等设备的负载急速下坠，可使变频器以最快速度减小输出转矩，直到输出转矩达到当前母线电压能够承受的范围内。同时为了避免变频器报欠压故障，可使变频器以最短的减速时间迅速减小输出频率，从而不会造成起重机工作中断。
在上述的欠压保护方法中，在直流母线电压由欠压状态恢复到额定母线电压时，变频器缓慢恢复到额定输出状态，实现平稳过渡。
上述欠压保护方法可不改变现有起重机的机械及电路结构，无需增加任何其他附件，而完全采用软件实现。
上述欠压保护方法除了应用于起重机，还可应用于其他使用变频器控制的产品，例如电梯等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种欠压保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)实时采集直流母线电压，并判断所述直流母线电压是否大于或等于额定母线电压；
(b)在所述直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速以拉动负载正常运行；
(c)在所述直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，所述变频器减小后的输出转矩为当前直流母线电压能够承受的最大转矩；
还包括：在所述直流母线电压小于或等于设定保护值时使变频器快速停车并执行制动器关闸，所述设定保护值为起重机额定电压的70％。
2.根据权利要求1所述的欠压保护方法，其特征在于，在所述步骤(c)之后还包括：在直流母线电压恢复到额定母线电压时，使变频器恢复到额定输出状态。
3.根据权利要求1所述的欠压保护方法，其特征在于，在所述步骤(c)中，所述变频器以最快速度减小输出转矩及降低输出频率。
4.一种具有欠压保护功能的起重机，所述起重机通过变频器控制电机进行负载提升，其特征在于，包括：
电压检测单元，用于实时采集直流母线电压，并判断所述直流母线电压是否大于或等于额定母线电压；
输出控制单元，用于在所述直流母线电压大于或等于额定母线电压时，使变频器输出额定转矩及额定转速以拉动负载正常运行；
欠压保护单元，用于在所述直流母线电压小于额定母线电压时，使变频器减小输出转矩并降低输出频率以拉动负载慢速运行，所述变频器减小后的输出转矩为当前直流母线电压能够承受的最大转矩；
还包括紧急制动单元，用于在所述直流母线电压小于或等于设定保护值时使变频器快速停车并执行制动器关闸，所述设定保护值为起重机额定电压的70％。
5.根据权利要求4所述的具有欠压保护功能的起重机，其特征在于，所述输出控制单元在直流母线电压由欠压恢复到额定母线电压时，使变频器恢复到额定输出状态。
6.根据权利要求4所述的具有欠压保护功能的起重机，其特征在于，所述欠压保护单元使所述变频器以最快速度减小输出转矩及降低输出频率。
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