大形式在轨运作车变频器装置扼制运转

　　由于有轨输送车是活动的，为了保证设备运行的可靠性，应尽量减少有轨输送车对外的连接线。本方案除主电源（三相四线）保持滑动接触外，有轨输送车无其他控制线引出。从起动、运行到有选择的精确制动停车，整个过程要平稳，无明显的冲击力。本方案采用软起动和二次停车方案。控制设备要经济可靠。本方案将原两侧驱动的绕线式异步电动机改为高阻电动机（将转子绕组短接、并把电刷举起），采用变频调速进行控制，用接近开关检测计数来反映运料车的位置；为了减少引线和便于操作，除挡铁外，操作台、变频器、接近开关都安装在有轨输送车上。

　　保护功能齐全。由于1台变频器同时供电给2台电动机，故变频器的热保护功能将不起作用，因此每台电动机必须有过载保护；由于采用滑线供电方式，在运行过程中，有可能出现因短暂的接触不良造成的瞬间停电，因此变频器的重合闸功能是必须的；本控制方案还设有手动停车、紧急制动停车、限位保护等环节。

　　有轨输送车有选择地精确定位控制平面示意图见1.

　　前进（进料）控制要求：根据生产现场情况选择窑炉号有轨输送车软起动、行驶接近指定的窑炉轨道时进行平稳制动到达目标时精确停车，要求设有手动选择停车、紧急制动停车和限位保护。

　　返回（出料）控制要求：有轨输送车反向软起动、行驶接近装卸原位时进行平稳制动到达装卸原位时精确停车，要求设紧急制动停车和限位保护。有轨输送车的前进控制流程见2，返回控制流程图见3.

　　本方案选用三菱公司的FX2N系列PLC与FR系列变频器进行控制，电气控制基本原理见4.

　　起动与制动过程的控制是有轨输送车控制的关键，在起动过程中，必须处理好加速度的快慢与运输车的大惯性及平稳性之间的矛盾。由于拖动系统存在着大惯性，在起动过程中，如果频率上升得太快，电动机转子的转速将跟不上同步转速的上升，转差n增大，引起电流增大，甚至可能超过一定限值而导致变频器跳闸，同时过大冲击力会造成运输物的挤压甚至倒塌。为了保证起动过程的平稳性，必须采用软起动，具体可采用以下2种方案。

　　该起动方式在起动的初始阶段加速比较缓慢；中间为线性加速，加速度不变；加速即将结束时，加速度又逐渐下降为零，在整个加速过程中，速度与时间呈S形曲线。这种起动方式可有效缓和加速过程中的振动，防止运输过程负荷的挤压和倒塌。起动方式见5.

　　本方案采用该起动形式， S形起动方式可通过变频器的参数进行设定。变频器的起动时间常数Ts值，可按式V1= V 0+ at估算。该有轨输送车额定运行速度为30 m/ min，综合考虑运输效率和质量，起动和停止时的加速度取0 1 m/ s 2左右，则有轨输送车欲从0加速到30 m/ min， T s大致可设定为5 6 s.刚起动时，为保证足够大的起动转矩，可适当提高变频器的转矩提升参数值。起动时间常数和转矩提升参数值，具体以现场调试为准。

　　选择矢量控制模式时，变频器可采用恒转矩与恒转速切换的起动形式异步电动机采用矢量控制模式实现变频调速，系统的机械特性及动态特性可与采用转速、电流双闭环的直流调速系统相媲美，同时又克服了直流电动机故障率高的缺陷。起动时采用恒转矩控制，可以使电动机的电磁转矩逐渐增大，直至能够克服负载转矩时，动态转矩和加速度才从0开始缓慢增加，从而使起动过程十分平稳。由于恒转矩控制方式不能控制转速，所以，随着动态转矩的不断增大，加速度也必然不断增大，这是不希望发生的。因此，当拖动系统起动以后，有必要切换成恒转速控制方式，以便对转速进行控制。采用该起动方式，矢量控制只能用于1台变频器控制1台电动机的情况下，当1台变频器控制多台电动机时，矢量控制将无效。

　　当变频器被预置为转矩控制时，给定信号X的大小将与电动机的输出转矩成正比，转矩与加速度的对应关系，可参照T em - T L = GD 2 375 dn dt有轨输送车的制动方案为了使有轨输送车平稳停车和精确定位，制动控制过程可采用二次停车的方案。一次停车过程有轨输送车从较高速度下降至较低速度的过程称为一次停车过程，在变频调速控制系统中，是通过降低变频器的输出频率来实现减速的。由于该车惯性大，自由停车时间太长，不能采用。为了缩短停车时间，可采用直流制动和再生制动配合的方法（通过变频器的参数设定），即首先用再生制动方式将电动机的转速降至较低转速，然后再转换成直流（ DC）制动，使电动机迅速停住，见5.

　　前进过程中KS 1动作时，若计数器的值n等于窑号选择m，则变频器输入端STF被断开，变频器的输出频率开始下降，旋转磁场的转速（同步转速）立即下降，由于拖动系统具有很大的惯性，电动机转子的转速不可能立即下降。于是，转子的转速超过了同步转速，转子绕组切割磁场的方向和原来相反了。转子绕组中感应电动势和感应电流的方向，以及所产生的电磁转矩的方向都和原来相反了，电动机处于发电运行状态。由于系统的惯性大，不但节省了能源，还增大了制动转矩。但如果频率下降速度太快，制动加速度太大，不但会造成半成品泥坯的倒塌或受挤压而变形，同时会使制动电流和泵升电压过大而损毁变频器。大多数变频器为了避免跳闸，专门设置了减速过电压的自处理功能，如果在减速过程中，直流电压超过了设定的电压上限值，变频器的输出频率将不再下降，暂缓减速，待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。

　　如果减速时间设定不合适，又没有利用减速过电压的自处理功能，就可能出现跳闸故障。所以合理选择减速方式和时间非常重要。变频器的减速时间参数值的设置与起动时基本相同。直流（ DC）制动是指当变频器的输出频率为零，异步电动机的定子旋转磁场不再旋转，而电机的转速已降低到一定程度时，变频器向异步电动机的定子绕组中通入直流电源，使异步电动机处于能耗制动状态。一次停车时，变频器的DC制动参数（制动起始频率、制动电流、制动时间）可根据现场调试而设定，其依据是一次停车位置略超过所要求的精确停车位置。二次停车有轨输送车通过一次停车，若制动参数选择恰当，当接近目标位置时，其速度已基本为零，此时，接近开关KS 2产生信号使电磁抱闸YB开始动作，实现机械制动。接近开关KS 2与KS 1之间的距离调整，是定位精确度的关键，必须考虑电磁抱闸从线圈通电到完全抱紧这个时间差。

　　异常停车、限位保护功能当生产机械发生紧急情况或有轨输送车到达极限位置时， PLC将发出紧急停车信号。对此，有的变频器设置了专门用于处理异常情况的功能，在异常停车期间，其操作信号都将无效。若变频器无此功能，只能采用紧急停车方案。返回控制有轨输送车返回时，其起动与制动方法与前进时完全相同，只是检测信号不同，控制流程见3.

　　结束本研究提出了采用变频调速技术实现有轨输送车有选择地精确定位的控制方案，与其他调速方法相比，该方案运行性能好，安全可靠。实践表明，采用软起动可有效解决加速度的快慢与运输车的运行平稳性之间的矛盾，采用二次停车方案既可实现平稳停车又可实现精确定位，本研究对于许多运输设备的改造具有实际意义。