[摘 要]本文首先介紹了變頻器在港口起重機械中的應用特點，然后詳細分析了變頻器的機理及其對其它電氣設備的不同影響，從而提高起重機電控系統(tǒng)安全可靠性。以下就自己的觀點進行了詳細的探討。

[關鍵詞]起重機；變頻器；電氣設備；可靠性；

　　一、前言

　　作為港口設備的重要組成部分，變頻器的應用得到了廣泛的推廣。研究港口設備中變頻器的應用問題，能夠更好地提升其實際應用效果，進而保證港口設備的良好運轉(zhuǎn)。本文從介紹變頻器在港口起重機械中的應用特點著手本課題研究。

　　二、變頻器在港口起重機械中的應用特點分析

　　目前港口的大型裝卸設備均采用了變頻調(diào)速方式，以改善裝卸設備的電氣特性。在裝卸設備中的主要電氣部分包括交直交變頻調(diào)速器和直流調(diào)速器，在大功率設備中，如港口門機、卸船機、兩用機、橋吊等，都普遍應用了變頻器。交直交變頻器由于其優(yōu)越的調(diào)速性能及制動性能，受到越來越廣泛的應用。

　　但對于裝卸設備的起升、開閉等電機，在工作過程中頻繁地在用電和發(fā)電兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，對于普通的變頻器，當電機處于發(fā)電狀態(tài)時，產(chǎn)生的再生制動能量傳輸?shù)阶冾l裝置直流側(cè)的濾波電容器上會產(chǎn)生泉升電壓，威脅變頻器的安全運行，所以必須要將電容器上的再生制動能量轉(zhuǎn)移，目前主要有兩種處理方法：采用制動電阻將能量消耗掉；使用能量反饋單元將再生制動能量直接回饋至電網(wǎng)。

　　變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用，將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，自世紀年代變頻器問世，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，變頻器技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟完善。中國是能耗大國，變頻技術(shù)的發(fā)展可以實現(xiàn)節(jié)能和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，因此我國在變頻器技術(shù)方面應積極開展如下工作：應用變頻技術(shù)來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益；大力發(fā)展變頻技術(shù)，把我國變頻技術(shù)提高到一個新水平，縮小與世界先進水平的差距，提高自主開發(fā)能力，滿足國民經(jīng)濟重點工程和市場的需求。

　　三、變頻調(diào)速對港口起重機械的影響問題

　　在港口起重機械調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的調(diào)速范圍大，平滑高，變頻時同時改變定子外加電壓，可實現(xiàn)恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速以適應不同負載的要求，低速時特性的靜差率較高，調(diào)速的效率和功率因數(shù)高，是異步電動機調(diào)速方法中最有發(fā)展前途的一種。其缺點是必須有專用的變頻電源（單機配備變頻器），在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電動機的過載倍數(shù)大為降低，甚至不能帶動負載。交流電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高等特點，并對起重機械的運行狀態(tài)幾乎沒有影響。變頻調(diào)速采用磁通矢量控制技術(shù)或大轉(zhuǎn)矩提升技術(shù)，可解決港口起重機起動轉(zhuǎn)矩大、低速時大力矩輸出及負載變化巨烈的問題；加減速時間的設定，可解決港口起重機起制動的頻繁沖擊，使起重機的速度變化連續(xù)，運行平穩(wěn)；利用頻率到達信號或頻率檢測信號控制制動器開閉，只有在電機的輸出轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩時，制動才打開，解決了溜鉤問題，利用電源回饋技術(shù)把電機在第四象限運行的再生能量變換成50Hz的交流電回饋電網(wǎng)，保護變頻器不被擊穿；主控制回路分開并可靠接地，避免強電對變頻器弱信號的干撓?？墒垢劭谄鹬貦C械設備連續(xù)在大負載的狀態(tài)下工作，節(jié)能效果也十分顯著。

　　四、變頻器常見故障分析研究

　　1.變頻器充電起動電路故障問題

通用的變頻器一般為電壓型變頻器，均采用交―直―交工作方式，即是輸入為交流電源，交流電壓三相橋式整流后變?yōu)橹绷麟妷?，然后直流電壓?jīng)三相橋式逆變電路轉(zhuǎn)換為調(diào)壓調(diào)頻的三相交流電輸出到工作負載。當變頻器初始工作狀態(tài)時，由于直流側(cè)的平波電容啟動容量瞬間增大（瞬間充電電流增大）通常在電路中采用一個起動電阻來限制充電電流，當瞬間充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點或晶閘管將電阻短路，起動電路故障一般表現(xiàn)為起動電阻燒壞，變頻器報警顯示為直流母線電壓故障。事實上，當變頻器的交流輸入電源頻繁時，或者旁路接觸器的觸點接觸不良時，以及旁路晶閘管的導通阻值變大時，都會導致起動電阻燒壞。如遇此情況，可以采用同規(guī)格的電阻換之，同時必須找出引出電阻燒壞的原因。如果故障是由輸入側(cè)電源頻率開合引起的，必須消除這種現(xiàn)象才能將變頻器投入使用；如果故障是由旁路繼電器觸點或旁路晶閘管引起，則必須更換這些器件。

　　2.變頻器無故障顯示，但又不能高速運行

　　有個別現(xiàn)象顯示變頻器狀態(tài)正常，但實際情況是，不能調(diào)到高速運行狀態(tài)，檢查各項指標顯示變頻器無故障、相關參數(shù)設置正確、調(diào)速輸入信號正常，運行時測試出現(xiàn)變頻器直流母線電壓偏低，輸入端檢測缺相，故障原因多是輸入側(cè)空氣開關接觸不良或瞬間過熱而過流保護，實際工作中變頻器缺一相輸入，是可以工作的，多數(shù)變頻器的母線電壓下限為400V，即是當直流母線電壓降至400V以下時，變頻器才報告直流母線低電壓故障。

　　3.變頻器顯示過流

　　變頻器顯示過流是常見問題，出現(xiàn)這種故障顯示時，首先檢查加速時間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負載是否太重。如果無這些現(xiàn)象，可以斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話，很可能是1PM模塊出現(xiàn)故障，因為1PM模塊內(nèi)含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上，一般更換1PM模塊。

　　五、港口設備變頻器用電特性評價技術(shù)應用分析研究

　　1.電解電容器的ESR

在變頻器中，所有的紋波電流流過電解電容器，這個紋波電流在電解電容器的ESR產(chǎn)生功耗并變成焦耳熱。以30kW變頻器為例，并聯(lián)在直流母線上的電解電容器總的ESR約為60-90，紋波電流超過80―90A，在兩并兩串的電解電容器上將產(chǎn)生40--70W的功耗每個電解電容器所產(chǎn)生的損耗約為10-20W。對于散熱性能很差的電解電容器，這將產(chǎn)生比較高的溫升，進一步縮短了電解電容器的壽命。

　　2.電解電容器的阻抗一頻率特性

　　電解電容器的阻抗一頻率特性的高頻段主要表現(xiàn)電解電容器的感抗。關于電解電容器的寄生電感，很多電解電容器生產(chǎn)廠商沒有給出這個參數(shù)。但是，在實際應用中電解電容器的寄生電感將直接影響逆變器的性能。如兩只串聯(lián)的電解電容器的寄生電感為200nH，在電流變化率為500A時，將在直流母線上產(chǎn)生100V的感生電勢，將增加逆變器的開關損耗和電磁干擾。

　　3.節(jié)電運行分析方法

　　電量功率因數(shù)的計算方法：用有功電量和無功電量求得視在電量，再用有功電量除以視在電量得到電量功率因數(shù)，求取無功電量時倒送無功電量正計。用電發(fā)電時長的計算方法：求取有功功率或有功電量大于的時間總和作為用電時長，求取有功功率或有功電量小于的時間總和作為發(fā)電時長。最大有功功率取分析時段內(nèi)有功功率趨勢的最大值；平均有功功率取分析時段內(nèi)有功功率趨勢的平均值最大無功功率取分析時段內(nèi)無功功率趨勢的最大值；平均無功功率取分析時段內(nèi)無功功率趨勢的平均值。

　　六、結(jié)束語

　　通過對港口設備中變頻器應用問題的相關研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，變頻器的多項技術(shù)特點是完全可以充分利用的，有關人員應該密切聯(lián)系港口設備的有關實際情況，在分析變頻器優(yōu)勢的同時，研究制定最為切合實際的應用對策。

　　參考文獻

　　[1] 康富生.變頻器的組成與常見故障及維修對策[J].科技創(chuàng)新導報.2010（26）：99-100.

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