CN111591895A - 一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法 - Google Patents

一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的起重机械的电机控制系统包括控制器、变频器、电阻器、切换装置、传感器和操作装置；控制器分别与变频器、电阻器、切换装置、传感器和操作装置连接，控制器用于控制切换装置与变频器或电阻器连通；变频器用于控制电机在第一预设速度范围内的运转；电阻器用于控制电机在第二预设速度范围内的运转；切换装置用于选择电机的调速方式并传输电机所需的电能。当电机启动和低速运转时采用变频调速的方式调节电机的转速，这样可以减小变频器的功率，并使电机在低速运转时可以进行高精度地调速，降低电机的能耗和发热量；当电机中高速运转时采用转子串电阻调速的方式，这样使电机在中高速时具有良好地快速运行能力，具有节能效果。

Description

一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法
技术领域
本发明涉及起重机械的电机技术领域，特别涉及一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法。
背景技术
电机作为动力部件被广泛应用于机械设备中，例如，在起重机械中安装有用于提升物体的起升电机，以及用于控制起重机械水平运动的运行电机。
目前，起重机械的电机控制系统大多单独采用转子串电阻调速的方式或采用变频器全变频调速的方式中的一种方式对电机的转速进行控制。但是，转子串电阻调速的启动电流大，在电机低速运转时能耗大，控制精度低；而全变频调速的方式需要使用大功率变频器导致成本高，变频器长时间运行产生的高次谐波会导致电机发热明显、能量损耗增多、噪声较大和振动幅度较大的问题，并且变频器自身运行需要损耗额外的电能。
发明内容
本发明提供了一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法，以解决现有的电机能耗大、控制精度低和发热明显的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种起重机械的电机控制系统，所述控制系统包括控制器、变频器、电阻器、切换装置、传感器和操作装置；
所述控制器分别与所述变频器、所述电阻器、所述切换装置、所述传感器和所述操作装置连接，所述控制器用于接收所述传感器发送的电机当前转速值，所述控制器还用于接收所述操作装置发送的电机目标转速值，所述控制器还用于根据所述电机当前转速值和所述电机目标转速值控制所述切换装置与所述变频器或所述电阻器连通；
所述变频器与所述切换装置连接，所述变频器用于控制所述电机在第一预设速度范围内的运转；
所述电阻器的电阻值可调节，所述电阻器与所述切换装置连接，所述电阻器用于控制所述电机在第二预设速度范围内的运转，所述第一预设速度范围内的最大值小于所述第二预设速度范围内的最小值；
所述切换装置与所述电机连接，所述切换装置用于选择所述电机的调速方式并传输所述电机所需的电能；
所述传感器与所述电机连接，所述传感器用于检测所述电机当前转速值，并用于将所述电机当前转速值发送给所述控制器。
可选的，所述操作装置包括操作手柄和启动开关，所述操作手柄和所述启动开关分别与所述控制器连接；所述操作手柄用于接收操作动作，并将所述操作动作对应的所述电机目标转速值发送给所述控制器；所述启动开关用于将所述电机的启动信号发送给所述控制器，所述控制器接收到所述启动信号之后用于控制所述切换装置与所述变频器连通。
可选的，所述切换装置包括一个选择性开关，所述选择性开关在同一时刻只与所述变频器或所述电阻器中的一个连通。
可选的，所述电机为用于提升物体的起升电机或实现起重机械水平运动的运行电机。
可选的，所述起升电机、所述运行电机和所述控制系统均安装在同一台起重机械中。
本发明还提供了一种起重机械的电机转速控制方法，所述转速控制方法包括以下步骤：
S1、获取电机目标转速值和电机当前转速值；
S2、判断所述电机目标转速值是否小于或等于第一阈值，如果是，则执行S3，如果否，则执行S4；
S3、判断所述电机当前转速值是否小于或等于所述第一阈值，如果是，则执行S5，如果否，则执行S6；
S4、判断所述电机当前转速值是否小于或等于所述第一阈值，如果是，则执行S7，如果否，则执行S8；
S5、利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述电机目标转速值；
S6、利用转子串电阻调速的方式降低所述电机的转速值，当所述电机的转速值等于所述第一阈值时，再利用变频调速的方式使所述电机的转速值等于所述电机目标转速值；
S7、利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述第一阈值，再利用转子串电阻调速的方式使所述电机的转速值等于所述电机目标转速值；
S8、利用转子串电阻调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述电机目标转速值。
可选的，在所述步骤S1之前，所述转速控制方法还包括：
接收所述电机的启动信号；
将所述电机的调速方式切换至变频调速的方式。
本发明提供的一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法，当电机启动和低速运转时采用变频调速的方式调节电机的转速，这样可以减小变频器的功率，并使电机在低速运转时可以进行高精度地调速，降低电机的能耗和发热量；当电机中高速运转时采用转子串电阻调速的方式调节电机的转速，这样使电机在中高速时具有良好地快速运行能力，相比于大功率的变频器变频调速的方式具有节能效果。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种起重机械的电机控制系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种起重机械的电机转速控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明提供的一种起重机械的电机控制系统包括控制器、变频器、电阻器、切换装置、传感器和操作装置；所述控制器分别与所述变频器、所述电阻器、所述切换装置、所述传感器和所述操作装置连接，所述控制器用于接收所述传感器发送的电机当前转速值，所述控制器还用于接收所述操作装置发送的电机目标转速值，所述控制器还用于根据所述电机当前转速值和所述电机目标转速值控制所述切换装置与所述变频器或所述电阻器连通；所述变频器与所述切换装置连接，所述变频器用于控制所述电机在第一预设速度范围内的运转；所述电阻器的电阻值可调节，所述电阻器与所述切换装置连接，所述电阻器用于控制所述电机在第二预设速度范围内的运转，所述第一预设速度范围内的最大值小于所述第二预设速度范围内的最小值；所述切换装置与所述电机连接，所述切换装置用于选择所述电机的调速方式并传输所述电机所需的电能；所述传感器与所述电机连接，所述传感器用于检测所述电机当前转速值，并用于将所述电机当前转速值发送给所述控制器。其中，所述控制器可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或电路板；所述第一预设速度范围可以是[0，n切]，n切是指所述切换装置在切换电机的调速方式时所对应的电机转速值，第一预设速度可以称为低速；所述第二预设速度范围可以是(n切，n最大值]，n切是指所述切换装置在切换电机的调速方式时所对应的电机转速值，n最大值是指电机的最大转速值，第二预设速度可以称为中高速；所述变频器和所述电阻器可以分别连接一电源，所述电源提供的电能通过所述切换装置和导线传输至所述电机。
本发明提供的一种起重机械的电机控制系统，当电机低速运转时采用变频调速的方式调节电机的转速，这样可以减小变频器的功率，并使电机在低速运转时可以进行高精度地调速，降低电机的能耗和发热量；当电机中高速运转时采用转子串电阻调速的方式调节电机的转速，这样使电机在中高速时具有良好地快速运行能力，相比于大功率的变频器变频调速的方式具有节能效果。
可选的，所述操作装置包括操作手柄和启动开关，所述操作手柄和所述启动开关分别与所述控制器连接；所述操作手柄用于接收操作动作，并将所述操作动作对应的所述电机目标转速值发送给所述控制器；所述启动开关用于将所述电机的启动信号发送给所述控制器，所述控制器接收到所述启动信号之后用于控制所述切换装置与所述变频器连通。
本实施例提供的一种起重机械的电机控制系统，在电机启动时将电机的调速方式切换为变频调速的方式，从而减小电机的启动电流。
可选的，所述切换装置包括一个选择性开关，所述选择性开关在同一时刻只与所述变频器或所述电阻器中的一个连通。其中，所述选择性开关可以是电磁开关，所述控制器可以控制所述选择性开关的状态，以使所述选择性开关在同一时刻只与所述变频器或所述电阻器中的一个连通，从而切换电机的调速方式。
可选的，所述电机为用于提升物体的起升电机或实现起重机械水平运动的运行电机。本实施例提供的一种起重机械的电机控制系统可以用于控制起升电机的转速或运行电机的转速。
可选的，所述起升电机、所述运行电机和所述控制系统均安装在同一台起重机械中。本实施例中，给所述起升电机和所述运行电机分别配置一个所述控制系统；所述起升电机对应的控制系统中可以存储所述起升电机对应的第一阈值、第一预设速度范围和第二预设速度范围；所述运行电机对应的控制系统中可以存储所述运行电机对应的第一阈值、第一预设速度范围和第二预设速度范围；所述起升电机和所述运行电机分别对应的第一阈值、第一预设速度范围和第二预设速度范围可以是不同的数值或数值范围。在其它实施例中，所述控制系统可以用于控制其它设备中的电机的运动。
基于与上述一种起重机械的电机控制系统相同的技术构思，本发明还提供了一种起重机械的电机转速控制方法，如图2所示，所述转速控制方法包括以下步骤：
S1、获取电机目标转速值和电机当前转速值；具体的，所述控制器可以接收所述操作装置发送的电机目标转速值，所述控制器可以接收所述传感器发送的电机当前转速值；
S2、判断所述电机目标转速值是否小于或等于第一阈值，如果是，则执行S3，如果否，则执行S4；其中，所述第一阈值可以为上述的n切，小于或等于n切的转速值可以称为低速，大于n切的转速值可以称为中高速；
S3、判断所述电机当前转速值是否小于或等于所述第一阈值，如果是，则执行S5，如果否，则执行S6；
S4、判断所述电机当前转速值是否小于或等于所述第一阈值，如果是，则执行S7，如果否，则执行S8；
S5、利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述电机目标转速值；具体的，当电机当前转速值小于或等于所述第一阈值时，所述控制器可以控制所述切换装置与所述变频器连通，从而利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，直至调节后的转速值等于所述电机目标转速值；
S6、利用转子串电阻调速的方式降低所述电机的转速值，当所述电机的转速值等于所述第一阈值时，再利用变频调速的方式使所述电机的转速值等于所述电机目标转速值；具体的，当电机当前转速值大于所述第一阈值时，所述控制器可以控制所述切换装置与所述电阻器连通，从而利用转子串电阻调速的方式降低所述电机的转速值，当所述电机的转速值等于所述第一阈值时，所述控制器可以控制所述切换装置与所述变频器连通，从而利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，直至调节后的转速值等于所述电机目标转速值；
S7、利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述第一阈值，再利用转子串电阻调速的方式使所述电机的转速值等于所述电机目标转速值；具体的，当电机当前转速值小于或等于所述第一阈值时，所述控制器可以控制所述切换装置与所述变频器连通，从而利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，变频器可以提高所述电机的电源频率，从而提高电机的转速值，当调节后的转速值等于所述第一阈值，所述控制器控制所述切换装置与所述电阻器连通，从而利用转子串电阻调速的方式使所述电机的转速值等于所述电机目标转速值；
S8、利用转子串电阻调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述电机目标转速值；具体的，当电机当前转速值大于所述第一阈值时，所述控制器可以控制所述切换装置与所述电阻器连通，从而利用转子串电阻调速的方式逐级增加或减少所述电阻器中串接的电阻，进而逐级降低电机的转速值或提高电机的转速值，直至调节后的转速值等于所述电机目标转速值。
本发明提供的一种起重机械的电机转速控制方法，当电机低速运转时采用变频调速的方式调节电机的转速，这样可以减小变频器的功率，并使电机在低速运转时可以进行高精度地调速，降低电机的能耗和发热量；当电机中高速运转时采用转子串电阻调速的方式调节电机的转速，这样使电机在中高速时具有良好地快速升降能力，相比于大功率的变频器变频调速的方式具有节能效果。
可选的，在所述步骤S1之前，所述转速控制方法还包括：接收所述电机的启动信号；将所述电机的调速方式切换至变频调速的方式。在电机启动时将电机的调速方式切换为变频调速的方式，从而减小电机的启动电流。
综上所述，本发明提供的一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法，当电机启动和低速运转时采用变频调速的方式调节电机的转速，这样可以减小变频器的功率，并使电机在低速运转时可以进行高精度地调速，降低电机的能耗和发热量；当电机中高速运转时采用转子串电阻调速的方式调节电机的转速，这样使电机在中高速时具有良好地快速运行能力，相比于大功率的变频器变频调速的方式具有节能效果。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种起重机械的电机控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制器、变频器、电阻器、切换装置、传感器和操作装置；
所述控制器分别与所述变频器、所述电阻器、所述切换装置、所述传感器和所述操作装置连接，所述控制器用于接收所述传感器发送的电机当前转速值，所述控制器还用于接收所述操作装置发送的电机目标转速值，所述控制器还用于根据所述电机当前转速值和所述电机目标转速值控制所述切换装置与所述变频器或所述电阻器连通；
所述变频器与所述切换装置连接，所述变频器用于控制所述电机在第一预设速度范围内的运转；
所述电阻器的电阻值可调节，所述电阻器与所述切换装置连接，所述电阻器用于控制所述电机在第二预设速度范围内的运转，所述第一预设速度范围内的最大值小于所述第二预设速度范围内的最小值；
所述切换装置与所述电机连接，所述切换装置用于选择所述电机的调速方式并传输所述电机所需的电能；
所述传感器与所述电机连接，所述传感器用于检测所述电机当前转速值，并用于将所述电机当前转速值发送给所述控制器。
2.根据权利要求1所述的一种起重机械的电机控制系统，其特征在于，所述操作装置包括操作手柄和启动开关，所述操作手柄和所述启动开关分别与所述控制器连接；所述操作手柄用于接收操作动作，并将所述操作动作对应的所述电机目标转速值发送给所述控制器；所述启动开关用于将所述电机的启动信号发送给所述控制器，所述控制器接收到所述启动信号之后用于控制所述切换装置与所述变频器连通。
3.根据权利要求1所述的一种起重机械的电机控制系统，其特征在于，所述切换装置包括一个选择性开关，所述选择性开关在同一时刻只与所述变频器或所述电阻器中的一个连通。
4.根据权利要求1所述的一种起重机械的电机控制系统，其特征在于，所述电机为用于提升物体的起升电机或实现起重机械水平运动的运行电机。
5.根据权利要求4所述的一种电机控制系统，其特征在于，所述起升电机、所述运行电机和所述控制系统均安装在同一台起重机械中。
6.一种起重机械的电机转速控制方法，其特征在于，所述转速控制方法包括以下步骤：
S1、获取电机目标转速值和电机当前转速值；
S2、判断所述电机目标转速值是否小于或等于第一阈值，如果是，则执行S3，如果否，则执行S4；
S3、判断所述电机当前转速值是否小于或等于所述第一阈值，如果是，则执行S5，如果否，则执行S6；
S4、判断所述电机当前转速值是否小于或等于所述第一阈值，如果是，则执行S7，如果否，则执行S8；
S5、利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述电机目标转速值；
S6、利用转子串电阻调速的方式降低所述电机的转速值，当所述电机的转速值等于所述第一阈值时，再利用变频调速的方式使所述电机的转速值等于所述电机目标转速值；
S7、利用变频调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述第一阈值，再利用转子串电阻调速的方式使所述电机的转速值等于所述电机目标转速值；
S8、利用转子串电阻调速的方式调节所述电机的转速值，使调节后的转速值等于所述电机目标转速值。
7.根据权利要求6所述的一种起重机械的电机转速控制方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，所述转速控制方法还包括：
接收所述电机的启动信号；
将所述电机的调速方式切换至变频调速的方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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