工程型变频器机械制动控制功能应用研究

　　随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及电机控制技术和现场总线技术的发展，变频器向单元化、数字化、智能化和网络化方向发展。西门子公司6se70/6se71系列矢量型（vc）变频器和abb公司acs800/acc800系列直接转矩型（dtc）变频器都具备了单元化、数字化、智能化和网络化的特点，是目前高性能工程型变频器的代表。针对位能型负载的特点，6se70/6se71系列变频器和acs800/acc8片式电感器00系列变频器都设计了机械制动控制功能，也就是常说的抱闸控制功能，该控制功能的主要作用是：在传动单元停止或未通电时，可以通过机械制动将电机和被驱动设备锁停在零速状态，保证了位能型负载和传动单元及设备的安全。

2　变频器机械制动控制功能的目的及应用

　　2.1 机械制动控制功能的目的

　　对于位能型一体电感器负载来说，由于重物具有重力的原因，如没有专门的制动装置，重物在空中是停不住的。为此，电动机轴上必须加装机械制动器，常用的有电磁铁制动器和液压电磁制动器等。多数制动器都采用常闭式的，即：线圈断电时制动器依靠弹簧的力量将轴抱住；线圈通电时松开。在重物开始升降或停住时，要求制动器和电动机的动作之间，必须紧密配合。由于制动器从抱紧到松开，以及从松开到抱紧的动作过程需要时间（约0.6s，因电动机的容量大小而异），而电动机转矩的产生或消失，是在通电或断电瞬间就立刻反映的。因此，两者在动作的配合上极易出现问题。如电动机已经通电，而制动器尚未松开，将导致电动机的严重过载；反之，如电动机已经断电，而制动器尚未抱紧，则重物必将下滑，出现溜钩现象。

　　2.2 通用型变频器机械制动控制的应用

　　2.2.1　通用型变频器机械制动控制

　　自变频器开始应用在位能型负载领域，其机械制动控制功能就是设计、维护的重点，由于通用型变频器本身的局限性，可以使用的资源并不是很多，在实际应用中，一般有以下控制方法：

　　（1）应用变频器的可定义开关量输出信号和故障输出信号构成机械制动控制信号；

　　（2）应用变频器的运行信号和故障输出构成机械制动控制信号；

　　（3）变频器的运行信号、开关量输出信号和故障输出信号、电流模拟量信号输入到plc，应用plc的编程控制功能设计机械制动控制条件，plc输出信号控制机械制动器。

　　以上三种方法中，前两种一般应用在控制要求不高，简单的系统中，第三种应用在稍复杂系统中，控制精度要求较高，而且一般应用需要有plc系统。在90年代中期，济电感器厂家钢第一炼钢厂氧枪控制系统变频改造中，设计者充分应用了变频器可以使用的信号来完成机械制动的控制，是plc系统参与机械制动的一个典型例子。其控制思想是：plc系统采集变频器的运行信号、可定义开关量输出信号、故障输出信号和电流模拟量信号，其中可定义开关量输出信号定义为大于3hz输出；利用电流模拟量信号和plc的比较功能，设定开关机械制动的电流门槛值，plc系统综合以上条件设计出开关机械制动的条件，通过plc的输出控制机械制动器的线圈。plc系统参与通用变频器机械制动的电气原理图如图1所示。

　　2.2.2　通用型变频器机械制动控制过程

　　下面就以通用变频器可定义的开关量信号和电流信号为主信号的机械制动控制为例，来描述在启动停止中通用变频器机械制动控制的具体插件电感器工作过程：

　　（1） 负载启动时机械制动控制过程

　　设定一个“升降起始频率”fsd当变频器的工作频率上升到fsd时，将暂停上升。为了确保当制动电磁铁松开后，变频器已能控制住重物的升降而不会溜钩，所以，在工作频率到达fsd的同时，变频器将开始检测电流，并设定检测电流所需时间tsc；发功率电感出“松开指令”当变频器确认已经有足够大的输出电流时，将发出一个“松开指令”，使机械制动控制器开始通电；设定一个frd的维持时间trd，trd的长短应略大于机械制动控制器从通电到完全松开所需要的时间；变频器将工作频率上升至所需频率

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