該裝置的核心部件是1個帶有閉環(huán)控制板CUSA的調節(jié)板，它將三相交流電源變成可調直流電壓，為三相交流電源側疊加1個快速矢量控制，向電網發(fā)送一個近似正弦波的電流，因而，在電網凈化濾波器的幫助下，電網能保持很小的擾動。矢量控制也可以調節(jié)功率因數(shù)，其優(yōu)點是：當電網發(fā)生故障，甚至是在發(fā)電工作時，也不會燒壞逆變器上的熔斷器，當一相瞬時跌落時，調節(jié)系統(tǒng)將功率分配給其余相且可連續(xù)工作。該裝置還設有1個VSB板(電壓識別板)，作為電網角度編碼器，它具有100%的電網回饋能力，不需要自耦變壓器，在發(fā)電工作時不產生損耗功率。該裝置具有以下特點：

　?、倏刂葡到y(tǒng)可以對電網產生任意擾動，即該系統(tǒng)具有最佳綜合功率因數(shù)；
　?、谠陔娋W電壓瞬時跌落或故障時，具有防止傳動系統(tǒng)顛覆功能；
　?、勰苓M行無功功率補償；
　?、芩南笙薰ぷ鞣绞?，帶自換向功能；
　　⑤對于不穩(wěn)定電網有最高可用性；

　　b、變頻調速柜構成變頻調速系統(tǒng)由電源連接模塊、變流器模塊、逆變器3部分組成，見圖1。

　　(2) 主起升機構變頻調速控制部分的改造

　　a、變頻調速柜控制

　　變頻調速柜由操作室的電源合閘按鈕控制整流/回饋裝置啟動，直流母線電壓升到600V，運行輸出繼電器吸合，無故障輸出繼電器吸合，整流/回饋裝置PMU顯示0，系統(tǒng)進入待運行狀態(tài)。

　　卷上、卷下和四檔速度給定仍由操作室的操作指令開關控制，這些信號經新增加的中間繼電器控制板送人變頻調速柜，控制信號送入CUVC板，速度給定送入EB1擴展板。卷上、卷下運行指令使逆變器處于工作狀態(tài)，并按給定速度檔位運行。輸出信號包括運行信號、故障信號和抱閘信號?？刂菩盘柕倪B接見圖2。

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　　變頻調速控制采用帶編碼器的速度閉環(huán)控制方式，實現(xiàn)了主鉤快速起動和快速停止，起動加速度可達到1.8m/s2，載荷經0.4S時間從靜止升到最高運行速度。可以實現(xiàn)主鉤運行從上升最高速快速直接轉換到下降最高速，完全滿足現(xiàn)場工況要求。

　　改用變頻裝置后，電機電流控制抱閘打開，電機實際轉速控制抱閘閉合，減少了抱閘對機械設備的沖擊，同時延長了抱閘裝置的使用壽命。b、操作控制

　　起升機構采用變頻器控制，操作手柄從下降拉回零位停車時，沒有反接制動，因而不存在換向死區(qū)，變頻器迅速降低頻率，電動機迅速形成回饋制動力矩，再加上機械制動器的作用，制動效果比定子調壓控制更好，不會產生溜鉤現(xiàn)象。

　　(3) 變頻調速與調壓調速比較

　　基速以下調速時，變頻調速為恒轉矩調速，即在整個調速范圍內，電動機允許的輸出轉矩保持不變?；僖陨险{速時，為恒功率調速。

　　調壓調速既非恒轉矩調速也非恒功率調速，隨著轉速的降低，電動機的允許輸出轉矩和允許輸出功率都下降。

　　a變頻調速的效率為0.97~0.98，而調壓調速屬于變轉差率調速，低速時轉差損耗大，效率低，不利于節(jié)能。

　　b矢量控制的變頻調速，不加測速反饋時調速范圍可以達到1：10，有測速反饋時調速范圍大于1：10，且穩(wěn)、速精度高，可以低轉速穩(wěn)定運行。

　　c啟動轉矩問題，電動機的力矩包括2部分：負載力矩和動態(tài)力矩，負載力矩用于提升重物，動態(tài)力矩用于啟動和制動。變頻器許用動態(tài)力矩為0.6MN(30s)，只要不超重，啟動不成問題。廢鋼橋式起重機為電磁吸盤橋式起重機，不會出現(xiàn)超重現(xiàn)象，能滿足變頻啟動的要求。

　　(4)啟動負荷較大時，會出現(xiàn)下降溜鉤問題。調壓調速方式用串電阻改變機械特性，同步轉速不變，特性較軟，負荷變化引起的轉速變化很大，采用測速反饋后會得到改善，但在低速時，測速反饋也不能使其特性得到改善，因而可能出現(xiàn)下降溜鉤現(xiàn)象。

　　而變頻調速的特性和直流電機相同，基速以下調速，機械特性是一組平行直線，特性硬，負荷變化時轉速下降很小，載荷下降時，特性延伸到第四象限，處于再生制動，仍舊保持電動狀態(tài)時的特性硬度，不會出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。

　　d繞線電機轉子串電阻調速，因電阻長期處于發(fā)熱狀態(tài)消耗大量能量，以犧牲能量實現(xiàn)調速性能，效率很低。變頻調速效率可達0.97~0.98，繞線電機改為變頻調速后，只是將電阻全部短接，不會影響電機的性能，效率也不會下降。

　　四、改造效果

　　長時間運行表明，變頻調速系統(tǒng)運行可靠、響應速度快、節(jié)能環(huán)保、調速穩(wěn)定、故障率低，是起升機構理想的控制裝置，完全達到了改造目標。

　　在AFE產品基礎上自主集成的橋式起重機變頻調速系統(tǒng)為國內首創(chuàng)，技術性能與西門子成套產品相同，但裝置成本明顯降低，調試和現(xiàn)場服務的費用更低，能為系統(tǒng)的正常運行和維護提供技術支持。

　　改造后的變頻調速系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，1臺160kW電機主鉤，以1年330d、每天工作16h計算，能節(jié)電40萬kW.h，節(jié)省電費超過25萬元。