專利名稱：一種鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
起重機中的鑄造起重機用于吊運液態(tài)金屬，對安全性要求特別高，目前其電氣驅(qū) 動方案中的全變頻調(diào)速系統(tǒng)(如圖1所示)具有高性能、低損耗、節(jié)能的優(yōu)點，但價格偏高， 因此很少采用；目前系統(tǒng)構(gòu)成如下采用兩套獨立的整流(回饋)單元為各機構(gòu)供電，故障 情況下，一套整流(回饋)單元要能夠獨立驅(qū)動各機構(gòu)繼續(xù)工作；主起升機構(gòu)采用兩套逆變 器分別驅(qū)動兩臺電動機，故障情況下，一套逆變器要能夠驅(qū)動一臺電動機完成一個工作循 環(huán)；主小車、大車運行機構(gòu)分別采用兩套逆變器驅(qū)動四臺電動機，在一套逆變器或電動機出 現(xiàn)故障時，機構(gòu)仍可以工作；這就要求整流(回饋)單元和某些機構(gòu)尤其是主起升機構(gòu)逆變 器的容量裕度很大，成本大幅增加，從而限制了變頻調(diào)速系統(tǒng)在鑄造起重機上的應用。雖然 也有人對該問題做出過研究，如專利號為20061006M06. 8名稱為《直流母線供電的起重 機動力系統(tǒng)》的專利申請，其供配電系統(tǒng)含有大功率整流裝置，直流母線和能量管理單元； 直流母線上并聯(lián)有直流儲能裝置，能同時給變頻系統(tǒng)供電；該系統(tǒng)多用于自供電型式的橋 門式起重機，不能滿足鑄造起重機對于故障冗余的要求。因此開發(fā)一種低成本的鑄造起重 機變頻調(diào)速用驅(qū)動裝置故障冗余系統(tǒng)是亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對以上問題的提出，而研制一種應用主功率單元并聯(lián)技術(shù)和逆變器 并聯(lián)技術(shù)的鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)及冗余保護方法。本實用新型采用的 技術(shù)方案如下一種鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)，包括整流單元、主起升機構(gòu)、副起 升機構(gòu)、主小車運行機構(gòu)、大車運行機構(gòu)和副小車運行機構(gòu)；所述主小車運行機構(gòu)由兩套 逆變器分別驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成，所述大車運行機構(gòu)由兩套逆變器分別驅(qū)動兩臺電動機構(gòu) 成；所述副起升機構(gòu)、主小車運行機構(gòu)、大車運行機構(gòu)和副小車運行機構(gòu)中的逆變器分別經(jīng) 過熔斷器后同整流單元的輸出端相連接；其特征在于所述整流單元由兩臺以上的功率單元并聯(lián)而成；所述主起升機構(gòu)由三 臺逆變器和驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成，所述三臺逆變器的輸入端同整流單元的輸出端相連接， 三臺逆變器的輸出端分別經(jīng)過開關(guān)后和兩臺電動機相連接；所述主小車運行機構(gòu)中的一套 逆變器分別經(jīng)過開關(guān)后同該逆變器自身驅(qū)動的兩臺電動機和副小車運行機構(gòu)中的電動機 相連接；所述大車運行機構(gòu)中的一套逆變器分別經(jīng)過開關(guān)后同該逆變器自身驅(qū)動的兩臺電 動機和副起升機構(gòu)中的電動機相連接。所述主起升機構(gòu)中的三臺逆變器分別通過刀熔開關(guān)后同整流單元的輸出端相連接。本系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)整流(回饋)單元和主起升逆變器的故障冗余構(gòu)造設(shè)計和驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計，通過采用整流(回饋)主功率單元并聯(lián)和逆變器并聯(lián)的方式，在保證系統(tǒng)使 用性能及安全可靠性不變的前提下降低了投資成本和運行成本。使用本變頻調(diào)速系統(tǒng)，可 以以較低成本，保證在每個機構(gòu)的一臺電動機或一套逆變器出現(xiàn)故障時，機構(gòu)仍然可以繼 續(xù)運行，在整流(逆變)一臺功率單元出現(xiàn)故障時，仍然可以繼續(xù)運行。如果起重機裝機容 量更大，可以根據(jù)容量及配置的合理性將整流(回饋)部分并聯(lián)的主功率單元數(shù)量增加，體 現(xiàn)本申請系統(tǒng)配置的靈活性?？偨Y(jié)上述優(yōu)點具體可以劃分為以下幾點1、更加簡化的系統(tǒng)實現(xiàn)了同樣的冗余功能，減少維護工作量，節(jié)省安裝空間；2、整流(回饋)單元和主起升逆變器的容量各降低了 25%，提高了運行效率，使系 統(tǒng)更加節(jié)能；3、在滿足起重機電氣驅(qū)動系統(tǒng)冗余的要求情況下，大大降低系統(tǒng)成本。
圖1為傳統(tǒng)鑄造起重機變頻調(diào)速用驅(qū)動裝置故障冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的變頻調(diào)速用驅(qū)動裝置故障冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明所述的鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)，包括整流單元(即為整 流(回饋)單元，下面內(nèi)容都用整流(回饋)單元進行描述)、主起升機構(gòu)、副起升機構(gòu)、主 小車運行機構(gòu)、大車運行機構(gòu)和副小車運行機構(gòu)；所述主小車運行機構(gòu)由兩套逆變器分別 驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成，所述大車運行機構(gòu)由兩套逆變器分別驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成；所述主 小車運行機構(gòu)中的一套逆變器分別經(jīng)過開關(guān)后同該逆變器自身驅(qū)動的兩臺電動機和副小 車運行機構(gòu)中的電動機相連接；所述大車運行機構(gòu)中的一套逆變器分別經(jīng)過開關(guān)后同該逆 變器自身驅(qū)動的兩臺電動機和副起升機構(gòu)中的電動機相連接；整流(回饋)單元由兩臺以 上的功率單元并聯(lián)而成，為各機構(gòu)逆變器提供直流電源；所述主起升機構(gòu)由三臺逆變器和 驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成，所述三臺逆變器的輸入端同整流(回饋)單元的輸出端相連接，三臺 逆變器的輸出端分別經(jīng)過開關(guān)后和兩臺電動機相連接；所述副起升機構(gòu)，主小車運行機構(gòu)， 大車運行機構(gòu)和副小車運行機構(gòu)中的逆變器分別經(jīng)過熔斷器后同整流(回饋)單元的輸出 端相連接。所述主起升機構(gòu)中的三臺逆變器分別通過刀熔開關(guān)后同整流(回饋)單元的輸 出端相連接。下面就附圖2進行詳細說明(由于行星減速器傳動方式的特殊性，能夠保證在單 臺電動機或單臺逆變器出現(xiàn)故障時，另一臺逆變器能夠驅(qū)動另一臺電動機繼續(xù)以1/2額定 速度運行，且整個傳動鏈不過載，因此傳統(tǒng)的方案已經(jīng)滿足系統(tǒng)所需，在此不再贅述，只針 對大減速器方案)U1、U2、U3為整流(回饋)裝置的功率單元(必要時可以擴展為4個功率單元)， U1、U2、U3的進線端連接至交流電網(wǎng)上，U1、U2、U3的輸出端并聯(lián)，假設(shè)其中一個功率單元Ul 出現(xiàn)故障，斷開Ul內(nèi)部的進線開關(guān)，將Ul出線側(cè)同U2、U3連接的銅排斷開，設(shè)定控制單元 的過載保護參數(shù)，由U2和U3繼續(xù)為起重機各機構(gòu)提供電源；U4、U5、U6為主起升逆變器，Q2、Q3、Q4為刀熔開關(guān)，Q5、Q6、Q7、Q8為刀開關(guān)，Ml、
M2為主起升電動機，刀熔開關(guān)Q2、刀熔開關(guān)Q3、刀熔開關(guān)Q4上端并聯(lián)，下端分別連接至逆變器U4、逆變器TO、逆變器TO的輸入端，逆變器U4的輸出端通過刀開關(guān)Q5連接至電動機 M1，逆變器U6的輸出端通過刀開關(guān)Q6連接至電動機M2，逆變器U5的輸出端分別通過刀開 關(guān)Q7連接至電動機Ml、通過刀開關(guān)Q8連接至電動機M2，在正常工作時，手動將刀開關(guān)Q2、 刀開關(guān)Q4、刀開關(guān)Q5、刀開關(guān)Q6閉合、刀開關(guān)Q3、刀開關(guān)Q7、刀開關(guān)Q8斷開，逆變器U4驅(qū) 動電動機Ml，逆變器U6驅(qū)動電動機M2 ；假設(shè)逆變器U4出現(xiàn)故障，手動斷開刀開關(guān)Q2、刀開 關(guān)Q5，閉合刀開關(guān)Q3、刀開關(guān)Q7，由逆變器TO驅(qū)動電動機Ml ；假設(shè)電動機Ml出現(xiàn)故障，手 動斷開刀開關(guān)Q2、刀開關(guān)Q5、刀開關(guān)Q7、閉合刀開關(guān)Q3、刀開關(guān)Q8，此時逆變器U5和逆變器 U6內(nèi)部的設(shè)置將自動切換，能夠滿足并聯(lián)運行，驅(qū)動電動機M2完成一個工作循環(huán)；U7為副起升逆變器，U8、U9為大車機構(gòu)逆變器，F(xiàn)1、F2、F3為熔斷器，Q9、Q10、Q11 為刀開關(guān)，M3為副起升電動機，M4、M5、M11、M12為大車電動機，F(xiàn)16、F17、F18、F19為熱繼電 器，作用是對大車電動機熱保護。電源經(jīng)熔斷器Fl連接至逆變器U7，逆變器U7輸出經(jīng)刀開 關(guān)Q9來驅(qū)動電動機M3。電源分別經(jīng)熔斷器F2、熔斷器F3連接至逆變器U8、逆變器U9，逆變 器U8輸出經(jīng)刀開關(guān)Qll和F18、F19來驅(qū)動電動機M4和電動機M5，逆變器U9輸出經(jīng)F16、 F17來驅(qū)動電動機Mll和電動機M12，刀開關(guān)QlO將逆變器U8連接至電動機M3，逆變器U7 正常時，手動斷開刀開關(guān)Q10、閉合刀開關(guān)Q9，由逆變器U7驅(qū)動電動機M3運行，當逆變器U7 故障時，手動閉合刀開關(guān)Q10、斷開刀開關(guān)Q9和刀開關(guān)Q11，此時逆變器U8內(nèi)部的電機數(shù)據(jù) 模型和控制參數(shù)自動切換(此部分為逆變器應用時必需調(diào)整的參數(shù)，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員 的一種公知技術(shù)，這里對于其如何設(shè)置和切換不做過多描述)，由逆變器U8驅(qū)動電動機M3， 大車機構(gòu)由逆變器U9驅(qū)動電動機Mil、電動機M12以1/2額定速度運行；U12為副小車逆變 器，U10、U11為主小車機構(gòu)逆變器，F(xiàn)4、F5、F6為熔斷器，Q12、Q13、Q14為刀開關(guān)，M6為副小 車電動機，M7、M8、M9、M10為主小車電動機，F(xiàn)ll、F12、F13、F14、F15為熱繼電器，作用是對 電動機熱保護。電源經(jīng)熔斷器F6連接至逆變器U12，逆變器U12輸出經(jīng)刀開關(guān)Q12和Fll 來驅(qū)動電動機M6。電源分別經(jīng)熔斷器F4、熔斷器F5連接至逆變器U10、逆變器U11，逆變器 Ull輸出經(jīng)刀開關(guān)Q14和F12、F13來驅(qū)動電動機M7和電動機M8，逆變器UlO輸出經(jīng)F14、 F15來驅(qū)動電動機M9和電動機M10，刀開關(guān)Q13將逆變器Ull連接至電動機M6，逆變器U12 正常時，手動斷開刀開關(guān)Q13、閉合刀開關(guān)Q12，由逆變器U12驅(qū)動電動機M6運行，當逆變器 U12故障時，手動閉合刀開關(guān)Q13、斷開刀開關(guān)Q12和刀開關(guān)Q14，此時逆變器Ull內(nèi)部的電 機數(shù)據(jù)模型和控制參數(shù)自動切換，由逆變器Ul 1驅(qū)動電動機M6，主小車機構(gòu)由逆變器UlO驅(qū) 動電動機M9、電動機MlO以1/2額定速度運行。本系統(tǒng)能夠在起重機故障易發(fā)的動力回路器件出現(xiàn)問題情況下，最大限度尤其保 障主要機構(gòu)能夠通過切換繼續(xù)運行，保證用戶對生產(chǎn)的連續(xù)性的要求。本系統(tǒng)創(chuàng)新點是改變了傳統(tǒng)整流(回饋)單元和主起升逆變器的故障冗余構(gòu)造設(shè) 計和驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計，采用整流(回饋)主功率單元并聯(lián)和主起升逆變器并聯(lián)的方式，從 而降低了成本，為這種先進、節(jié)能的系統(tǒng)在鑄造起重機領(lǐng)域的廣泛推廣奠定了基礎(chǔ)。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用 新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)，包括整流單元、主起升機構(gòu)、副起升 機構(gòu)、主小車運行機構(gòu)、大車運行機構(gòu)和副小車運行機構(gòu)；所述主小車運行機構(gòu)由兩套逆變 器分別驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成，所述大車運行機構(gòu)由兩套逆變器分別驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成； 所述副起升機構(gòu)、主小車運行機構(gòu)、大車運行機構(gòu)和副小車運行機構(gòu)中的逆變器分別經(jīng)過 熔斷器后同整流單元的輸出端相連接；其特征在于所述整流單元由兩臺以上的功率單元并聯(lián)而成；所述主起升機構(gòu)由三臺逆 變器和驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成，所述三臺逆變器的輸入端同整流單元的輸出端相連接，三臺 逆變器的輸出端分別經(jīng)過開關(guān)后和兩臺電動機相連接；所述主小車運行機構(gòu)中的一套逆變 器分別經(jīng)過開關(guān)后同該逆變器自身驅(qū)動的兩臺電動機和副小車運行機構(gòu)中的電動機相連 接；所述大車運行機構(gòu)中的一套逆變器分別經(jīng)過開關(guān)后同該逆變器自身驅(qū)動的兩臺電動機 和副起升機構(gòu)中的電動機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)，其特征在于 所述主起升機構(gòu)中的三臺逆變器分別通過刀熔開關(guān)后同整流單元的輸出端相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種鑄造起重機變頻調(diào)速的故障冗余保護系統(tǒng)，系統(tǒng)包括整流單元、主起升機構(gòu)、副起升機構(gòu)、主小車運行機構(gòu)、大車運行機構(gòu)和副小車運行機構(gòu)；其特征在于整流單元由兩臺以上的功率單元并聯(lián)而成，保證在故障狀態(tài)時整機仍然可以運行；主起升機構(gòu)由三臺逆變器和驅(qū)動兩臺電動機構(gòu)成，三臺逆變器的輸入端同整流單元的輸出端相連接，三臺逆變器的輸出端分別經(jīng)過開關(guān)后和兩臺電動機相連接，通過切換實現(xiàn)故障保護。該調(diào)速系統(tǒng)具有減少維護工作量、節(jié)省安裝空間，有效的降低了整流單元和主起升逆變器的容量，提高了運行效率，使系統(tǒng)更加節(jié)能，具有廣闊的市場前景。
文檔編號H02J9/06GK201882797SQ20102063429
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者于軒華, 李秀苓 申請人:大連華銳股份有限公司, 大連華銳重工起重機有限公司