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浅谈电动叉车交流变频控制的方式

时间:2017-7-31 14:10:00   来源:本网   添加人:admin

  e安徽合力股份有限公司姜文东栾英姚钢电动叉车是以蓄电池作为动力源,通过电机将电能转换为机械能驱动叉车行走和转换为液压能驱动工作装置工作的物料搬运机械。

  目前,电动叉车主要有直流驱动和交流驱动两种方式。由于交流系统本身在性能、维修等方面的优越性能,自上世纪末,交流驱动调速系统逐渐应用于电动叉车的设计和生产中,它的应用使电动叉车的性能显著提高。

  电动叉车的交流驱动调速系统由蓄电池、交流控制器、感应电机、加速器、各种开关、显示仪表、相关线束、机械传动装置等组成。为电动叉车交流驱动调速系统示意图。该系统由蓄电池组提供整车的直流电源,采用CAN总线进行信息传输,CAN接口管理交流控制器、智能显示器等附件和CAN总线之间的通信。交流控制器将直流电源从车辆电池转换成频率和电流可变的三相交流电源,驱动相应的感应电机。

  交流驱动调速系统的核心技术是交流变频控制技术,为电动叉车交流变频调速系统控制框图。在国内电动叉车行业广泛应用的有瑞典的DANAHER、意大利的ZAPI、美国的CURTIS等几个品牌的感应电机控制器,各系统都是基于CAN总线的控制系统。电动叉车中比较普遍采用的感应电动机变频调速控制方法有恒压频比控制方式、滑差频率控制方式、矢量控制方式。

  对感应电机的运行进行控制,归根结底,是对电磁转矩的控制。当均地改变定子供电频率,就可以平滑的调节电动机的转速。但同时也将引起电动机参数的变化。参数变化又会反过来影响电动机的运行性能。当感应电机运行在基频以下,其转速一扭矩的对应关系如所示。

  基频以上调速分为两种情况:当电机转速超过额定转速时,定子供电频率大于基频,因定子电压过高会损坏电机的绝缘,故不能维持Us/fs恒定。这种情况下,应保持电压为额定电压UsN,当频率上升时,磁通与其成反比降低(相当于弱磁升速);当磁通上升至大于n,在相同的负载转矩下有近似相同的电流,该电流与频率无关,而且输出转矩也近似认为与频率变化无关。当异步电机的电压超过额定电压,应采用比较准确的恒功率调速方式,其转速一扭矩的对应关系如。

  综合以上两种情况,交流电动机变频调速必须满足所示的控制特性,即变频时必须按照相应的规律改变定子电压。

  滑差频率控制是解决感应电机电磁转矩控制的一种控制方式,是对控制方式的一种改进。相对恒压频比控制方式,采用滑差频率控制方式有助于改善感应电机变频调速系统的静、动态性能。滑差频率控制要使电机的转速得到快速响应,必须有效地控制转矩。滑差频率控制能够在一定程度上控制电机转矩,从而得到较理想的动态控制性能。

  给出了感应电机等效电路,气隙磁通、转子电流、转子功率因数都影响电机电磁转矩。

  矢量控制是根据感应电机的动态数学模型,利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量,对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制,在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦,从而达到控制感应电机转矩的目的,使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。整个矢量控制过程如所示。

  基于滑差频率控制的矢量控制方式是建立在恒压频比控制的基础上。异步电机的转矩主要取决于电机的滑差频率,在运行状态突变的动态过程中,由于出现暂态电流,电机的转矩会出现偏差,它阻碍运行状态的突变,影响了动作的快速性。在控制过程中,保持电机转子、定子和气隙磁场中一项不变,电机的转矩就和稳态时工作一样(主要由滑差频率决定),这样就可以消除动态过程中转矩电流的波动,从而提高了通用变频器的动态性能。其基本控制思想是以定子电流的幅值、相位和频率为控制量,保持电机旋转磁场大小不变,从而改变磁场的旋转速度,通过检测感应电机的实际速度,并得到对应的控制频率,然后根据希望得到的转矩,分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位,对变频器的输出频率进行控制。此控制方式,可得到无延时的转矩响应。

  基频以上的机械特性近十年来交流技术以其高可靠性和低维护成本的优势在国外得到了飞速发展,成为电动叉车最优的一个驱动源,采用交流驱动及控制技术被看作是电动叉车发展趋势。以交流控制为核心的交流驱动系统因其高效、节能、低维护成本,被业内专家誉为世纪蓄电池叉车的革命性技术“。全球叉车巨头竞相推出交流系统,国内领先的叉车企业也开始致力于交流技术应用方面的研发。随着蓄电池叉车市场份额不断攀升,交流控制系统必将引领新一轮蓄电池叉车技术革命。Ll「矢量控制过程框图