[发明专利]一种全数字无触点起重设备控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种全数字无触点起重设备控制装置及控制方法，属于电机拖动电气控制技术领域。

背景技术

起重设备在现代工业生产过程中作用举足轻重，因此其电气控制的可靠性也尤为重要。许多吊车都工作在环境恶劣、工作强度大的场合。目前我国的起重设备控制系统大多都采用传统的继电器、接触器控制；也有采用变频器控制的，但以上两种方式都有不足之处。

传统的继电器、接触器控制系统存在的问题有：1.控制落后，线路零乱，故障率高，维护困难。2.动作频繁，接触器触头和线圈经常烧坏，严重时引起线路着火，或造成触头粘连，发生重大设备损坏等安全事故。3.由于振动强度大造成接触器、继电器机械部分损坏率极高。4.电机加速是依靠控制器或靠时间继电器控制，导致电机经常在几倍的额定电流下起动，反接制动电流也非常大，烧毁电机是常有之事。5.电机除过载保护外无任何其他保护，电机长期处于过载状态下运行，电机碳刷和滑环损坏率极高严重威胁生产。6.电机常在大电流条件下运行，不仅机械冲击大，且耗电量惊人。

采用变频控制的吊车存在的问题有：1.吊车上的绕线电动机利用变频器控制，一般将绕线电动机转子回路短接起来，即将绕线电动机作为笼型电机用，这样一来就改变了绕线电动机的小电流大力矩(相对笼型电机)的特性。2.在同样的力矩下笼型电机比绕线电动机的起动电流大，使电机温升快，相对增加了电机故障率，降低电机的使用寿命。3.普通的笼型电机长时间在低频下工作下也容易损坏。4.吊车采用变频器控制要实现多档速度控制必须借助PLC与速度编码器控制才能实现,这样使控制电路变得复杂,调试时需要设置较多的控制参数,调试困难。5.变频器虽然去掉了转子回路电阻,但是必须联接制动电阻,对于工作频繁的电机来说制动电阻不能及时消耗能量时会产生反电势造成变频器的故障保护不能正常工作,增加了故障率。6.变频器易受温度、湿度、磁场、灰尘、振动以及电源稳定性等因素影响适应现场能力差。7.备品备件昂贵。变频器、PLC、速度编码器一旦出现问题,维护难度较大,多数情况下是整台更换,而且更换上去的变频器、PLC需要设置较多的控制参数,调试困难.变频器、PLC、速度编码器要采购备件时必须整台采购,成本较大。大大增加设备维护成本。

发明内容

本发明的目的主要是解决起重设备控制领域里继电器、接触器控制系统和变频器控制系统中存在的问题，通过对以上两种控制系统存在的不足进行分析，采用了数字电路技术结合大功率电力电子器件的方案解决了上述问题。该装置由专门定制的全数字控制板和晶闸管模块组成，适用于各种工况下380VAC 4KW－500KW交流电动机拖动的起重设备，取代了传统的继电器接触器控制系统。

具体的，本发明提供的全数字无触点起重设备控制装置包括包括接通和关断主回路，所述接通和关断主回路包括晶闸管模块或反并联晶闸管，晶闸管模块或反并联晶闸管接入绕线式电机的定子和转子，所述控制装置还包括数字控制板、电流检测原件，数字控制板包括EPRAM存储器、开关量输入单元、温度转换电路、功能键、显示屏、转子侧滑差采样单元、CPU、脉冲放大单元、串行通讯接口、模拟量输出单元、抱闸控制单元，所述CPU分别连接电流检测原件、显示屏、EPRAM存储器、开关量输入单元、温度转换电路、功能键、转子侧滑差采样单元、脉冲放大单元、串行通讯接口、模拟量输出单元、抱闸控制单元，所述脉冲放大单元连接晶闸管模块或反并联晶闸管。

进一步的，所述CPU采用51系列单片机。

进一步的，所述功能键数量为3个。

进一步的，所述显示屏包括4位数码管。

进一步的，所述控制装置还包括过电压吸收装置、阻容吸收元件、风扇。

控制装置可以采用开放式或集成式，其中集成式为控制装置集合在一个控制箱内。

全数字无触点起重设备控制方法，通过上述的控制装置实现，所述控制方法中转子电阻的切除采用下述三种方式之一，一种依据设定时间，第二种是依据设定的速度，第三种是依据设定定子电流值；

选择依据设定定子电流值方式切除电阻，单片机接收到每相电流后与每相电流设定值相比，决定是否发出触发脉冲来切除转子电阻，每级电流值设定由控制板初始化转为人为设定；

依据设定时间方式切除转子电阻是以电机起动时开始计算，按照人为设定的间隔时间逐级切除转子电阻；

依据设定的速度方式切除转子电阻，转子侧滑差信号同转子侧滑差信号设定值比较来决定是否发出触发脉冲切除电阻，每级频率设定依据电机参数初始化或人为手动按键设定。