CN103429521A - 起重机及其控制方法、控制程序 - Google Patents

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Abstract

在发生异常时迅速停止起重机用逆变器，与电路迅速断开。具有：电机(11)；与电机(11)对应地设置的逆变器(12)；转换器(13)，将从交流电源提供的交流电变换为直流电，并将直流电提供到逆变器(12)；耗电部(21)，连接在转换器(13)和逆变器(12)之间，消耗转换器(13)的直流电；和第1切换部(MC1)，连接在耗电部(21)和转换器(13)之间，根据逆变器(12)的状态，进行耗电部(21)和转换器(13)的连接及断开的切换。

Description

起重机及其控制方法、控制程序
技术领域
本发明涉及一种起重机及其控制方法、控制程序。
背景技术
例如，制铁厂所使用的浇包起重机一直以来采用晶闸管控制、电抗器控制，但因设备安排的困难性及价格高昂等原因，近年来采用利用了逆变器的逆变器控制。
在起重机的控制中使用逆变器时，通过转换器将接受的商用电压暂时变换为直流电压，并将变换后的直流电压通过逆变器变换为所需频率的交流电压(例如专利文献1)。
图4是表示下述专利文献2所述的起重机用逆变器装置的一例的概要图。在下述专利文献2中，逆变器控制电路290仅在平滑电容260的充电期间内接通接触元件210，在逆变器270的运行过程中断开接触元件210，并且在逆变器运行过程中发生异常时断开主接触器240。通过上述构成提出了下述技术：在发生异常情况下的主接触器240的紧急断开时，使限流电阻250、平滑电容260及逆变器270从电源电路断开，停止逆变器270。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-267504号公报
专利文献2：JP特开2002-78353号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述专利文献2的方法中，即使主接触器240断开，因平滑电容260中残留电荷，所以直流电压提供到逆变器270，从而存在以下问题：直到残留电荷完全放电为止，逆变器270不停止，逆变器270的停止需要时间。
本发明鉴于这一情况而提出，其目的在于提供一种在发生异常时可迅速停止逆变器的起重机及其控制方法、控制程序。
用于解决问题的手段
为解决上述问题，本发明采用以下手段。
本发明的第1方式是一种起重机，具有：电机；逆变器，与上述电机对应地设置；转换器，将从交流电源提供的交流电变换为直流电，并将上述直流电提供到上述逆变器；耗电单元，连接在上述转换器和上述逆变器之间，消耗上述转换器的直流电；和第1切换单元，连接在上述耗电单元和上述转换器之间，根据上述逆变器的状态，进行上述耗电单元和上述转换器的连接及断开的切换。
根据该构成，当连接在耗电单元和转换器之间的第1切换单元是断开状态时，将从交流电源提供的交流电变换为直流电的转换器，将变换后的直流电提供到逆变器，当第1切换单元为连接状态时，从转换器向耗电单元提供直流电。并且，第1切换单元的连接和断开根据逆变器的状态进行。
这样一来，通过切换第1切换单元的连接及断开，可简单地切换从转换器提供的直流电的供给目的地。并且，当逆变器故障时，在转换器上设置的电容的残留电荷消失之前，无法将逆变器与转换器断开，但通过连接第1切换单元并使电容的残留电荷提供到耗电单元，和等待自然放电时相比，可迅速地消耗掉残留电荷，因此可使逆变器迅速与转换器断开。这样一来，可缩短起重机的恢复时间。尤其是在浇包起重机中，因来自熔矿炉的加热，起重机变得高温，存在发生设备故障的危险，并且因停止起重机会产生很大的损失，所以如果缩短逆变器断开所需的时间、缩短恢复时间，有助于减少损失。
优选：上述起重机的上述第1切换单元，在上述逆变器处于需要从上述转换器侧断开的故障状态时为连接状态，在上述逆变器处于无需从上述转换器侧断开的故障状态时为断开状态。
逆变器处于需要从转换器侧断开的故障状态时，来自转换器的直流电经由第1切换单元提供到耗电单元，因此可使转换器内设置的电容的残留电荷迅速放电到耗电单元，从而可迅速进行逆变器的断开。
在此，逆变器、转换器的故障如下判断：次级侧的电流值、电压值等数值信息是否是规定值以上(或规定值以下)，或者是否取得了信号的回应等信号信息等是否获得所需的值。并且，需要从转换器侧断开的故障状态和无需断开的故障状态，可由操作起重机的操作员等通过手动逐次判断(决定)，也可根据预先使故障状态和是否需要断开建立对应的对应信息，自动由系统(程序)判断(决定)。
上述起重机优选：具有第2切换单元，该第2切换单元进行上述交流电源和上述转换器的连接及断开的切换，上述第2切换单元在上述逆变器处于需要从上述转换器侧断开的故障状态时，为断开状态。
逆变器处于需要从转换器侧断开的故障状态时，第1切换单元为连接状态，而通过断开第2切换单元，可防止交流电源的电力持续地提供到耗电单元而产生的耗电单元的故障。
优选：具有连锁单元，使上述起重机的上述第1切换单元和上述第2切换单元不会同时变为连接状态。
通过连锁单元，第1切换单元和第2切换单元不会同时变为连接状态，因此可防止耗电单元的故障。
在上述起重机中，在上述转换器和上述第1切换单元之间可具有电力测量单元。
这样一来，作业员可切实掌握电压的下降，防止触电。
本发明的第2方式是一种起重机的控制方法，该起重机具有：电机；逆变器，与上述电机对应地设置；转换器，将从交流电源提供的交流电变换为直流电，并将上述直流电提供到上述逆变器，其中，通过连接在耗电单元和上述转换器之间的第1切换单元，根据上述逆变器的状态，进行上述耗电单元和上述转换器的连接及断开的切换，上述耗电单元连接在上述转换器和上述逆变器之间，消耗上述转换器的直流电。
本发明的第3方式是一种起重机的控制程序，该起重机具有：电机；逆变器，与上述电机对应地设置；转换器，将从交流电源提供的交流电变换为直流电，并将上述直流电提供到上述逆变器，其中，使计算机执行以下动作：通过连接在耗电单元和上述转换器之间的第1切换单元，根据上述逆变器的状态，进行上述耗电单元和上述转换器的连接及断开的切换，上述耗电单元连接在上述转换器和上述逆变器之间，消耗上述转换器的直流电。
发明效果
本发明可起到以下效果：在发生异常时迅速停止起重机用逆变器，迅速与电路断开。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的起重机的电路构成的一例的电路图。
图2是手动控制本发明的第1实施方式涉及的起重机的控制装置时的动作流程。
图3是自动控制本发明的第1实施方式涉及的起重机的控制装置时的动作流程。
图4是表示现有的起重机用逆变器装置的一例的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明涉及的起重机及其控制方法、控制程序的实施方式。
(第1实施方式)
本发明可适用于桥式起重机、集装箱起重机、搬运吊车等各种起重机，本实施方式的起重机以适用于制铁厂中使用的桥式起重机(浇包起重机)的情况为例进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式涉及的起重机的电路构成的一例的电路图。
如图1所示，在起重机的电路构成中，具有：电机11a至11f；与各电机11a至11f分别对应的逆变器12a至12f；转换器13a、13b；第2切换部(第2切换单元)MC2a、MC2b，分别使通向各转换器13a、13b的电源电力接通/断开；控制单元20。并且，上述电路构成与电源10连接，该电源10从第2切换部MC2a、MC2b的上游侧提供电源电力。在此，如无特别标注，电机11a至11f记载为电机11，逆变器12a至12f记载为逆变器12，转换器13a、13b记载为转换器13，第2切换部MC2a、MC2b记载为第2切换部MC2。
电机11对应于各种装置(主缠绕装置、横移装置、辅助缠绕装置、行驶装置)而设置。
逆变器12与电机11分别对应地设置。
第2切换部MC2切换交流电源10和转换器13的连接及断开，当逆变器12处于需要从转换器13侧断开的故障状态时，成为断开状态。
转换器13将从电源10提供的交流电变换为直流电，将直流电提供到逆变器12。并且，转换器13具有平滑用的电容(省略图示)。
在图1中，主缠绕电机11a、11b是驱动主缠绕装置的电机，横移电机11c是驱动横移装置的电机，辅助缠绕电机是驱动辅助缠绕装置的电机，行驶电机11e、11f是驱动行驶装置的电机。主缠绕装置及行驶装置需要较大的输出，因此在本实施方式中说明的浇包起重机中，分别各设置2个电机11。
逆变器12a将从电源10提供的电压，变换为适于使主缠绕电机11a旋转的频率的交流电压。同样，逆变器12b将从电源10提供的电压，变换为适于使主缠绕电机11b旋转的频率的交流电压。并且，逆变器12c将从电源10提供的电压，变换为适于使横移电机11c旋转的频率的交流电压。逆变器12d将从电源10提供的电压，变换为适于使辅助缠绕电机11d旋转的频率的交流电压。逆变器12e、12f将从电源10提供的电压，变换为适于使行驶电机11e、11f旋转的频率的交流电压。
控制装置20具有：第1切换部(第1切换单元)MC1、耗电部(耗电单元)21、连锁(连锁单元)22、及电力测量部(电力测量单元)23。
第1切换部MC1连接在耗电部21和转换器13之间，根据逆变器12的状态，切换耗电部21和转换器13的连接及断开。具体而言，第1切换部MC1在逆变器12处于需要从转换器13侧断开的故障状态时，为连接状态。并且，第1切换部MC1在逆变器12处于无需从转换器13侧断开的故障状态、及逆变器12正在运行(即处于未发生故障的状态)时，为断开状态。
在此，故障如下判断：次级侧的电流值、电压值等数值信息是否是规定值以上(或规定值以下)，或者是否取得了信号的回应等信号信息等是否获得所需的信息。并且，需要从转换器侧断开的故障状态和无需断开的故障状态，可由操作起重机的操作员等通过手动来逐次判断(决定)，也可根据预先使故障状态和是否需要断开建立对应的对应信息，而自动由系统(程序)判断(决定)。并且，需要从转换器侧断开的故障状态例如是内部接地、保险丝断开这样的故障。
耗电部21连接在转换器13和逆变器12之间，消耗转换器13的直流电。耗电部21例如包括电阻、电容、经由为用于照明灯而设置的逆变器连接的照明灯、蓄电池等，在本实施方式中，以电阻为例进行说明。
连锁部22使第1切换部MC1和第2切换部MC2不同时为连接状态。这样一来，可防止因第1切换部MC1和第2切换部MC2同时为连接状态而使来自电源10的电力持续提供到电阻(耗电部21)造成的电阻损伤。
电力测量部23设置在转换器13和第1切换部MC1之间，测量转换器13和第1切换部MC1之间的电力信息(电流值、电压值、功率值等)。并且，电力测量部23将测量结果输出到操作员进行监视的监视装置等输出装置30。这样一来，操作员通过确认输出装置30中提示的内容(例如显示器上显示的数值、图)，可掌握放电的进展情况、电压下降的状态等，有助于防止操作员触电。
接着对本实施方式涉及的起重机及其控制方法、控制程序的作用，针对逆变器12的断开作业通过手动有效的情况和自动有效的情况，参照图2及图3进行说明。
在通过手动有效的情况下，如图2所示，当逆变器12发生故障时，从逆变器12输出故障信号。根据故障信号，由操作员判断是否是需要将逆变器12从转换器13侧断开的故障，根据判断结果，将逆变器12从转换器13侧的断开指令或连接指令输入到控制装置20(图2的步骤SA1)。控制装置20取得了断开指令时，转移到将逆变器12从转换器13侧断开的步骤，使转换器13的上游侧的第2切换部MC2为断开状态(off状态)(步骤SA2)，停止从转换器13的上游侧的供电。
接着，第1切换部MC1成为连接状态(on状态)(步骤SA3)。这样一来，耗电部21和转换器13变为连接状态，电容13侧的电容中积蓄的电荷经由第1切换部MC1提供到电阻并被放电。并且，将电力测量部23的电力信息的测量结果输出到输出装置30(步骤SA4)，结束该处理。在输出装置30中，提示转换器13和耗电部21之间的电力信息。操作员根据输出装置30中提示的电压值等电力信息，可掌握是否完成了放电、电压下降的状态等。
在上述实施方式涉及的起重机的控制装置20中，也可是另行使用软件来处理上述处理的全部或一部分的构成。此时，控制装置20具有CPU、RAM等主存储装置、及记录了用于实现上述处理的全部或一部分的程序的计算机可读取记录介质。并且，CPU读出上述存储介质中记录的程序，执行信息的加工、运算处理，从而实现和上述控制装置一样的处理。
在此，计算机可读取记录介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。并且，也可通过通信线路将该计算机程序发送到计算机，由接受到该发送的计算机执行该程序。
以下参照图3说明CPU执行控制程序而实现的控制方法的处理顺序(自动有效时)。
控制装置20取得从逆变器12输出的逆变器12的故障信号时(图3的步骤SB1)，根据故障信号，判断是否需要将逆变器12从转换器13侧断开(步骤SB2)。当判断是需要将逆变器12从转换器13侧断开的故障时，使第2切换部MC2为断开状态(off状态)(步骤SB3)，停止转换器13的上游侧的电源10的电源供给。
接着，使第1切换部MC1为连接状态，连接耗电部21和转换器13(步骤SB4)。这样一来，电容13侧的电容中积蓄的电荷经由第1切换部MC1提供到电阻(耗电部21)并被放电。并且，将电力测量部23的电力信息的测量结果输出到输出装置30(步骤SB5)，结束该处理。
如上所述，当发生逆变器12的故障时，是否使逆变器12从转换器13侧断开的决定，在由操作员判断是需要断开的故障时，可由操作员通过手动进行，也可由控制程序自动进行。并且，当自动将逆变器12从转换器13侧断开时，可设定使逆变器12的故障信号(故障内容)和是否需要从转换器13侧断开建立对应的对应信息，并根据对应信息判断是否需要断开，从而可进行迅速的控制。
如上所述，根据本实施方式涉及的起重机及其控制方法、控制程序，通过切换第1切换部MC1的连接及断开，可简单地切换从转换器13提供的直流电的供给目的地。并且，当逆变器12发生故障时，直到转换器13上设置的电容的残留电荷消失为止，无法将逆变器12从转换器13侧断开，但通过连接第1切换部MC1而将电容的残留电荷提供到耗电部21，和等待自然放电时相比，可迅速地消耗掉残留电荷，因此可将逆变器12迅速从转换器13侧断开。并且，通过自然放电使电容内的电荷为零时，虽也取决于设备构造，但需要耗时15分钟以上。通过本实施方式涉及的耗电部21放电时，以数秒左右的时间完成，因此可缩短检测出逆变器故障后到断开的时间。
通过如上进行控制，可缩短起重机的恢复时间。尤其是在浇包起重机的情况下，因来自熔矿炉的加热，起重机有燃烧的危险，并且如果停止起重机会产生很大的损失，因此通过缩短逆变器的断开所需时间、缩短恢复时间，可有助于降低损失。
符号说明
10 电源
12、12a至12f 逆变器
13、13a、13b 转换器
20 控制装置
21 耗电部(耗电单元)
22 连锁(连锁单元)
23 电力测量部(电力测量单元)
30 输出装置
MC1 第1切换部(第1切换单元)
MC2、MC2a、MC2b 第2切换部(第2切换单元)

Claims (7)

1.一种起重机，具有：
电机；
逆变器，与上述电机对应地设置；
转换器，将从交流电源提供的交流电变换为直流电，并将上述直流电提供到上述逆变器；
耗电单元，连接在上述转换器和上述逆变器之间，消耗上述转换器的直流电；和
第1切换单元，连接在上述耗电单元和上述转换器之间，根据上述逆变器的状态，进行上述耗电单元和上述转换器的连接及断开的切换。
2.根据权利要求1所述的起重机，其中，上述第1切换单元在上述逆变器处于需要从上述转换器侧断开的故障状态时为连接状态，在上述逆变器处于无需从上述转换器侧断开的故障状态时为断开状态。
3.根据权利要求1或2所述的起重机，其中，
具有第2切换单元，该第2切换单元进行上述交流电源和上述转换器的连接及断开的切换，
上述第2切换单元在上述逆变器处于需要从上述转换器侧断开的故障状态时，为断开状态。
4.根据权利要求3所述的起重机，其中，具有连锁单元，该连锁单元使上述第1切换单元和上述第2切换单元不会同时变为连接状态。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的起重机，在上述转换器和上述第1切换单元之间具有电力测量单元。
6.一种起重机的控制方法，该起重机具有：电机；逆变器，与上述电机对应地设置；转换器，将从交流电源提供的交流电变换为直流电，并将上述直流电提供到上述逆变器，在所述起重机的控制方法中，
通过连接在耗电单元和上述转换器之间的第1切换单元，根据上述逆变器的状态，进行上述耗电单元和上述转换器的连接及断开的切换，上述耗电单元连接在上述转换器和上述逆变器之间，消耗上述转换器的直流电。
7.一种起重机的控制程序，该起重机具有：电机；逆变器，与上述电机对应地设置；转换器，将从交流电源提供的交流电变换为直流电，并将上述直流电提供到上述逆变器，其中，
所述起重机的控制程序使计算机执行以下动作：通过连接在耗电单元和上述转换器之间的第1切换单元，根据上述逆变器的状态，进行上述耗电单元和上述转换器的连接及断开的切换，上述耗电单元连接在上述转换器和上述逆变器之间，消耗上述转换器的直流电。
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