新时达四象限变频器在港口起重机械改造中的应用

近年来，随着我国经济的迅速发展，港口码头的运输作业也越加繁忙。港机起重机开始向大型化，专业化方向发展。为了适应港机起重机发展，要求电气驱动系统要具有非常高的性能，即必须具有宽广的调试范围、较高的稳速精度、快速的动态响应和较大的过载能力，具有制动能量以保证港机起重机在作业时的平稳、可靠，有良好的低速特性。

目前国内港口起重如岸桥和RTG几乎全是进口品牌变频器，截止2010年，国内共有岸桥626台，电控设备中安川409套，ABB94套，GE48套，西门子43套，CT22套，其他10套;共1547台RTG，电控设备中安川603套，Fuji435套，西门子259套，ABB167套，GE54套，其他29套。

在这种情况下，上海新时达自主研发了基于矢量控制的高性能起重机专用四象限变频器，并且成功应用于外二130岸桥的改造项目，为起重提升变频器的国产化迈出了重要一步。

外二130岸桥坐落于上港集团振东集装箱码头分公司,该岸桥按照40t载重进行设计，包含起升机构，小车机构，大车机构以及俯仰机构。起升机构由2台132kW电机组成，分别采用2台AS520 4T0160 新时达港机专用变频器驱动单元控制。大车机构分为2部分，其中一部分为8个18.5kW的电机，与起升1共用一台160kw变频器;另外一部分为2个15kW的电机，与起升2共用一台160kw变频器。小车机构为自行式结构设计，4台22kW电机安装在小车车架上，由一台AS520 4T0132 变频器单元驱动。俯仰机构采用1台55kw电机，与小车共用一台132kw变频器。

外二130岸桥电控部分采用富士PLC系统，通过Profibus-DP通讯完成与变频器系统的信息传递，完成对起升机构，小车机构，大车机构以及俯仰机构的控制与驱动。驱动部分由1台AS510 系列450kW AFE 有源前馈和2台AS520系列160kW和1台132kW逆变单元组成，系统采用共直流母线结构

图 1外二130岸桥框图

图 2 现场改造图片

外二130项目通讯方式采用PLC与变频器系统的主控板DP通讯，变频器系统内部采用CAN通讯方式，主板图片如图4。起升1与起升2变频器为主从控制，起升1通过CAN通讯把转矩送给起升2变频器，完成对起升机构的控制。

电动机在减速或者重物下发的过程中是一个能量转换的过程，此时电动机为发电状态，要求变频器系统具有能量回馈的功能。本系统采用新时达AS510系列AFE有源前馈单元，采用先进的矢量控制技术，配合LCL滤波器实现有源整流，让变频器具有四象限运行的功能。AS510系列有源前端具有以下特点：

1)、功率因数控制在0.95~0.99以上;

2)、在额定负载的情况下输入电流谐波THD为5%;

3)、直流母线电压可以通过参数设置，运行时电压波动为±5V;

图 3 电网波形

图 4 起升下行弱磁曲线

新时达四象限变频器在外二130岸桥项目改造调试成功，并投入作业。从应用效果上来看，完成了130岸桥的作业任务。起升机构是港口起重机械中最重要的运行机构，通过采用先进的传感器技术以及稳定的PLC控制技术，大大提高了整机的准确性和稳定性，其各项性能均达到要求，系统自运行以来一直稳定正常。另外通过带载实测，表明该变频器电气性能符合港口起重机电控技术要求。其主要的技术性能指标与国内外同类产品相当，部分性能指标要优于国内外同类产品。对港口起重装卸的稳定、生产效率高、降低维修成本、减轻工人的劳动强度起着重要作用，取得了较好的经济效益和社会效益。

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