专利名称：变频电机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机控制领域，特别涉及一种运用于船舶作业中的起重机用变频
电机控制装置。
背景技术：
2500吨浮吊起重系统配备有变频电机300KW共四台，四个钩子可单独使用也可联 合使用；变幅系统配备有变频电机315KW共四台，但是变幅机构的四台电机必须同时使用。 每台电机配置一套400KVA变频器。由于浮吊上发电机容量的限制，因此起重机在操作上禁 止起升动作和变幅动作同时运行。 由于2500吨浮吊起重的重量很大，所以安全问题就是重中之重。传统控制方法 为给每台电机配备一个变频器，然而由于变幅系统的四台电机必须联合动作，所以当其中 一个电机的变频器出现故障以后，整个变幅系统将处于瘫痪状态，如果此时正处于起吊当 中，必将是很危险的，所以这种控制方法不可取。也有采用精简控制方法，即每套系统配备 一个变频器，但如同传统控制方法一样，仍存在无论是起重系统还是变幅系统，只要有一台 电机的变频器出现问题就会导致整个系统不能工作的缺陷。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有的变频电机控制系统既不安全 且存在当一台电机的变频器发生故障，即会使整个系统不能工作，导致故障停机率高的缺 陷，而提供一种通过提供一套内置两套电机参数的备份变频器，提高系统运行安全性且大 大降低故障停机率的变频电机控制装置。 本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种变频电机控制装 置，其包括至少一由一主控变频器驱动的一起升电机及一变幅电机构成的电机主控回路， 该主控变频器内设一起升电机参数及一变幅电机参数，该主控变频器的输出信号分别通过 一第一接触器及一第二接触器输出到该起升电机及该变幅电机，其特点在于，还包括至少 一转换开关，及一由一备份变频器、一第三接触器及一第四接触器组成的双重备份切换控 制单元，其中，各该双重备份切换控制单元的该备份变频器的输入端与该主控变频器的输
入端并联，该备份变频器的输出端分别通过该第三接触器的常开触点及该第四接触器的常 开触点接入各该主控回路的该起升电机和该变幅电机，该转换开关分别与该第一接触器、 第二接触器、第三接触器及第四接触器相连，该转换开关内置正常起升、正常变幅、变幅驱 动起升及起升驱动变幅四种选择控制档。 其中，该备份变频器内置一该起升电机参数及一该变幅电机参数。 其中，其还包括一PLC控制单元，该主控变频器及该备份变频器的该起升电机参
数或该变幅电机参数的选择由该PLC控制。 其中，各电机主控回路中的该第一接触器与该双重备份切换控制单元中的该第三 接触器间设有电气联锁保护和机械联锁保护。[0009] 其中，各电机主控回路中的该第二接触器与该双重备份切换控制单元中的该第四 接触器间设有电气联锁保护和机械联锁保护。 其中，其还包括一三相电源，该三相电源依次通过一断路器、一滤波器与该主控变 频器的输入端串接。 其中，该断路器与该滤波器间电连接一空气开关。 其中，该装置中的该电机主控回路为相互并联的四路电机主控回路。 其中，该装置中的该双重备份切换控制单元设为四套。 其中，该装置中的转换开关为四只。 本实用新型的积极进步效果在于采用本实用新型，利用变频器可内置两套电机 参数的有利条件，通过在原来的控制回路中提供一套可切换的双重备份控制单元，不仅使 两台电机形成相互备份，而且由于在主控变频器和备份变频器中均设定两套电机参数，使 两台变频器再相互备份，即电机、变频器两两备份。则无论哪台电机变频器出现问题，都可 以及时的启用备份变频器而继续工作，这样保证了起重机连续运行，大大降低了故障停机 的概率，提高了系统设备的安全可靠性及起重机的工作效率。
图1为本实用新型一较佳实施例的系统控制原理图。 图2为本实用新型一较佳实施例的转换开关控制原理图。
具体实施方式下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。 本实用新型提供一种双重备份控制装置，其由四路并联的电机主控回路，四套双
重备份切换控制单元，一 PLC控制单元及四只用于切换的转换开关组成。各电机主控回路
包括由一主控变频器驱动的一起升电机及一变幅电机，该主控变频器内设一起升电机参数
及一变幅电机参数，该主控变频器的输出信号分别通过一第一接触器及一第二接触器输出
到该起升电机及该变幅电机。各双重备份切换控制单元由一备份变频器、一第三接触器及
一第四接触器组成，其中，各该双重备份切换控制单元的该备份变频器的输入端与该主控
变频器的输入端并联，该备份变频器的输出端分别通过该第三接触器的常开触点及该第四
接触器的常开触点接入各该电机主控回路的该起升电机和该变幅电机。每只转换开关设四
档选择档，其通过转换开关分别与该第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器的
各常闭触点及各接触器线圈的对应连接，形成"正常起升"、"正常变幅"、"变幅驱动起升"及
"起升驱动变幅"四种控制，用于在正常起升、正常变幅、变幅驱动起升、起升驱动变幅工作
状态间切换。该切换开关的选择控制技术部分为现有技术，在此不作赘述。该备份变频器
内置一该起升电机参数及一该变幅电机参数，该主控变频器及该备份变频器的该起升电机
参数或该变幅电机参数的选择由该PLC控制。PLC单元控制选择设定的电机参数部分为现
有技术，在此不作赘述。 为了确保起重系统的起升动作和变幅动作不同时运行，在各电机主控回路中的该 第一接触器与该双重备份切换控制单元中的该第三接触器间，该第二接触器与该双重备份 切换控制单元中的该第四接触器间均设有电气联锁保护和机械联锁保护。[0021] 本实用新型的控制原理为由于变幅系统和起重系统电机功率基本接近，而且变 幅系统和起升系统不能同时运行，如果每台变频器对应控制一台电机，无论什么时候总有 四台变频器处于闲置状态。由于变频器内部可最多保留两套电机的参数，因此利用变频器 的这一特点，设置两套电机参数， 一套为起升电机参数A， 一套为变幅电机参数B。通过PLC 程序可控制每套变频器选择驱动起升电机或变幅电机，变频器输出再由相应的接触器切换 完成。这样当某台起升变频器发生故障时，该起升电机可立即被切换到对应的变幅变频器 上继续工作，反之在变幅运行时某变频器发生故障时同样可切换到对应的起升变频器上继 续工作。 下面结合图1和图2，详细描述本实用新型的系统控制方式。 如图1、图2所示，起升电机1和变幅电机2连接一组双重备份切换控制单元。本 实施例中电源为一外接的三相电源，该三相电源依次通过一断路器4、一空气开关5、一滤 波器6接入主控变频器INV1和备份变频器INV2的输入端。 正常情况下，通过转换开关SA来选择如何运行起升电机3与变幅电机4。如图2 所示，当转换开关SA置于"正常起升"档位时，起升电机1由主控变频器INV1驱动，其输出 通过第一接触器KMm控制到起升电机1 ;当转换开关SA置于"正常变幅"档位时，变幅电 机2由备份变频器INV2驱动，其输出通过第四接触器KM^控制到变幅电机2。第一接触器 KMH11和第三接触器KMH12间设有电气联锁和机械联锁3双重保护，同样第二接触器KMm和 第四接触器KMU2间也设有电气联锁和机械联锁3双重保护，以确保起升与变幅不会双重输 出。当某台起升变频器，假设是主控变频器INV1，发生故障时，该起升电机1将无法运行， 此时我们可将选择开关SA从"正常起升"档位转换到选择"变幅驱动起升"档，通过切换控 制可断开第一接触器KMH11 、第二接触器KMm和第四接触器KMU2，同时接通第三接触器KMH12。 此时起升电机1可立即被切换到对应的变幅变频器，即备份变频器INV2，上继续工作。则变 幅变频器(即备份变频器INV2)既可控制起升电机1也可控制变幅电机2，而变幅变频器 (备份变频器INV2)相当于是起升变频器(主控变频器INV1)的备份变频器。反之在变幅 运行时某变频器(假设是备份变频器INV2)发生故障时，同样可将转换开关SA从"正常变 幅"档位转换到选择"起升驱动变幅"档，通过切换控制可断开第一接触器KM,第二接触器 KMm和第三接触器KMH12，同时接通第四接触器KMU2。此时变幅电机2可立即被切换到对应 的起升变频器(即主控变频器INV1)上继续工作，起升变频器，即主控变频器INV1，既可控 制起升电机1也可控制变幅电机2，起升变频器，即主控变频器INV1，相当于是变幅变频器 (即备份变频器I雨2)的备份变频器。这样起升变频器(即主控变频器INV1)与变幅变频 器(即备份变频器INV2)形成双重备份关系。 综上所述，考虑各方面的因素和各个方面的优缺点，起重机双重备份控制最突出 的特点就是利用变频器可内置两套电机参数的有利条件，不仅两台电机形成相互备份，而 且将两台变频器再相互备份，即电机、变频器两两备份。这是一种经济、安全、可靠、性价比 较高的控制方式，也比较适合类似于2500吨浮吊这样的在外场区域作业、应急抢修有困难 的大型设备上使用的一种控制系统。采用本实用新型装置，无论哪台电机变频器出现问题， 都可以及时的启用备份变频器而继续工作，这样保证了起重机连续运行，大大降低了故障 停机的概率，提高设备的安全可靠性和起重机的工作效率。 虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做 出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求一种变频电机控制装置，其包括至少一由一主控变频器驱动的一起升电机及一变幅电机构成的电机主控回路，该主控变频器内设一起升电机参数及一变幅电机参数，该主控变频器的输出信号分别通过一第一接触器及一第二接触器输出到该起升电机及该变幅电机，其特征在于，还包括至少一转换开关，及一由一备份变频器、一第三接触器及一第四接触器组成的双重备份切换控制单元，其中，各该双重备份切换控制单元的该备份变频器的输入端与该主控变频器的输入端并联，该备份变频器的输出端分别通过该第三接触器的常开触点及该第四接触器的常开触点接入各该电机主控回路的该起升电机和该变幅电机，该转换开关分别与该第一接触器、第二接触器、第三接触器及第四接触器相连，该转换开关内置正常起升、正常变幅、变幅驱动起升及起升驱动变幅四种选择控制档。
2. 如权利要求1所述的变频电机控制装置，其特征在于，该备份变频器内置一该起升 电机参数及一该变幅电机参数。
3. 如权利要求2所述的变频电机控制装置，其特征在于，其还包括一 PLC控制单元，该 主控变频器及该备份变频器的该起升电机参数或该变幅电机参数的选择由该PLC控制单 元控制。
4. 如权利要求1所述的变频电机控制装置，其特征在于，各电机主控回路中的该第一 接触器与该双重备份切换控制单元中的该第三接触器间设有电气联锁保护和机械联锁保 护。
5. 如权利要求1所述的变频电机控制装置，其特征在于，各电机主控回路中的该第二 接触器与该双重备份切换控制单元中的该第四接触器间设有电气联锁保护和机械联锁保 护。
6. 如权利要求1至5中任意一项所述的变频电机控制装置，其特征在于，其还包括一三 相电源，该三相电源依次通过一断路器、一滤波器与该主控变频器的输入端串接。
7. 如权利要求6所述的变频电机控制装置，其特征在于，该断路器与该滤波器间电连接一空气开关。
8. 如权利要求7所述的变频电机控制装置，其特征在于，该装置中的该电机主控回路 为相互并联的四路电机主控回路。
9. 如权利要求8所述的变频电机控制装置，其特征在于，该装置中的该双重备份切换 控制单元设为四套。
10. 如权利要求9所述的变频电机控制装置，其特征在于，该装置中的转换开关为四口
专利摘要本实用新型公开了一种变频电机控制装置，其包括至少一由一主控变频器驱动的一起升电机及一变幅电机构成的电机主控回路，其还包括至少一四档位的转换开关，及一由一备份变频器、一第三接触器及一第四接触器组成的双重备份切换控制单元，其中，各该双重备份切换控制单元的该备份变频器的输入端与该主控变频器的输入端并联，该备份变频器的输出端分别通过该第三接触器的常开触点及该第四接触器的常开触点接入各该电机主控回路的该起升电机和该变幅电机。采用本实用新型，可以及时的启用备份变频器而继续工作，大大降低了故障停机的概率，提高了设备的安全可靠性及起重机起重机的工作效率。
文档编号H02P27/04GK201467064SQ20092007597
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月7日 优先权日2009年8月7日
发明者严若拙, 辛鸿明 申请人:上海船厂船舶有限公司