专利名称：复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法
技术领域：
本发明涉及一种复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法，属于电气控制领域。
背景技术：
造纸业是ー个与国民经济和社会文化产业息息相关的行业，造纸行业对电气传动控制要求也越来越高。特别是复卷机是造纸行 业车速最高，控制最复杂、精度最高的造纸设备。对设备的安全性和精确性提出了更高的要求。复卷机纸芯筒升降机是拖动纸芯筒及机械设备将纸芯筒快速提升和下放的的装置。运动过程中，要求大惯量机械设备快速的加減速将纸芯筒移至相应的位置。由于纸芯筒升降机为位能性负载，纸芯筒电机运动过程中纸芯筒和机械机构提升和下放时间较短，制动过程中发电状态，导致回馈至变频器的直流母线电压升高，变频器时常过压跳闸。目前普遍对于母线过高一般采用以下方法(I)外接制动电阻，并按照预先规定的负载工作周期将制动能量消耗在外接制动电阻上，拉动直流回路电压下降，避免直流母线过高导致变频器故障。但是有以下缺点需要外加制动电阻，成本増加，如果被加热的空气不能被利用的情况下，制动能量被浪费掉。在冷却和热量回收利用方面需要额外的经济投入。(2 )通过公共直流母线将制动时的能量反馈给电网，虽节能环保，但投资较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法。本发明的技术方案如下
一种复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法，其主要特征为通过分析计算纸芯筒升降机的制动转矩和制动功率，以及电机的制动功率最佳的运行參数；通过对不同外部给定，记录电机实际的运动状态，再通过提升电机的启动转矩，跟踪电机实际运行曲线，确定其优化直流母线电压时的PLC外部给定值。本发明针对纸芯筒竖直升降故障现象,通过ABB电机调试软件Drive window曲线分析观察，PLC外部给定值分别为75HZ、65HZ、50HZ时，相对应的直流母线电压为700V、630V、550V。并跟踪电机输出转矩的曲线，在速度达到零时输出转矩为零。通过分析比较，在PLC外部给定值调整在50HZ，直流母线电压控制在550V时直流母线电压波动很小，从而将PLC外部给定值确定为50HZ。本发明根据复卷机纸芯筒运动过程的机械和电气制动功率的计算和分析，优化电气制动控制过程，避免了制动过程中由于快速制动导致变频器直流母线过高，保证了设备正常的运行。
图I为外部给定为75HZ时运行曲线 图2为外部给定为65HZ时运行曲线图；图3为外部给定为50HZ时运行曲线图。
具体实施例方式I、理论分析计算
首先分析计算纸芯筒机械设备在特定的时间内制动的机械功率，并与电气制动功率进行比较。电气制动设备容量的选型的依据是制动能量，机械制动的能量由设备的制动转矩和转速決定。由Pm=TXco= TX (η/60) Χ2π,(其中Pm为机械功率)。Pe=UlicX Idc=3XUacX IacXCOS Φ ; (Pe为电气 制动功率)。由此可以得出速度越快功率越大，功率以特定的电压和电流传输，对于相同功率电压越高电流就越小。实例计算说明电机额定功率pn=l. 5kw电机效率η =0.865电机额定转速Nn=1480rpm电机转动惯量J=O. Olkgm2负载转动惯量J1= O. 3 kgm2制动时间tb= 5s。电机制动转矩Mb= - Jdco/dt=(Jm+ J1 ) X (ω - ω2 ) /Tb = (0. 3+0. 01) Χ1480Χ2Π/(60Χ5)= 9· 6 N · m
50ΗΖ最大制动功率为
Pb50 =Mb. ω. n =9. 6X1480 Χ2Π X0. 865/60=1. 28KW75HZ最大制动功率为(75HZ时对应的转速为2220rpm)
Pb 75= 9. 6X2220 Χ2Π X0. 865/60=2. O Kff
通过计算可得知75HZ最大制动功率为2. OKW , 50HZ最大制动功率为I. 28 Kff, 75HZ时由于速度过快，制动能量过高，引起直流母线过压，所以电机转速控制在50HZ，对制动效果较好。2、优化调整过程
通过实际情况逐步的通过电机运行状态进行优化。通过将速度小到一定理想值，保证输出转矩恒定。并在电气启动上提高启动转矩，从而使机械功率减小，从根本上解决了因设备快速制动而导致的变频器直流母线升高的问题。针对纸芯筒竖直升降机故障现象,通过ABB电机调试软件Drive window曲线分析观察曲线跟踪了几个參数[1]电机实际转速、[2]电机输出转矩、[3]变频器直流母线电压、[4]电源电压、[5] PLC外部给定。外部给定分别为75HZ、65HZ、50HZ情况下，记录电机运动过程曲线。如图1、2、3所示分别记录相对应直流母线电压为700V、630V、550V。并跟踪电机输出转矩的曲线，在速度达到零时输出转矩为零。通过分析比较，在外部给定调整在50HZ，直流母线电压控制在550V，此时直流母线电压基本上波动很小。原设计调试的PLC外部给定是75HZ，是为了将设备快速提升。现通过方案优化后改为PLC外部给定为50HZ，通过直流励磁并且调整励磁时间，提升电机启动转矩。通过观察实际生产情况，设备制动效果良好，电机停车位置准确，达到控制目的。综合通过比较分析，从根本上避免了直流母线升高而引起变频器故障。另ー方面节省了投资，只需通过程序修改，优化电气控制过程，解决了因电气制动引起的直流母线升高问题。通过近半年稳定运行，满足生产要求，达到了控制目的。
权利要求
1.一种复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法，其特征是通过分析计算纸芯筒升降机的制动转矩和制动功率，以及电机的制动功率最佳的运行参数；通过对不同外部给定，记录电机实际的运动状态，再通过提升电机的启动转矩，跟踪电机实际运行曲线，确定其优化直流母线电压时的PLC外部给定值。
2.根据权利要求I所述的复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法，其特征是部给定值分别为75HZ、65HZ、50HZ时，相对应的直流母线电压为700V、630V、550V。
3.根据权利要求I或2所述的复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法，其特征是PLC外部给定值为50HZ。
全文摘要
本发明涉及一种复卷机纸芯筒升降机电气制动优化的方法。其特征是分析计算纸芯筒升降机的制动转矩和制动功率，以及电机的制动功率最佳的运行参数；通过对不同外部给定，记录电机实际的运动状态，再通过提升电机的启动转矩，跟踪电机实际运行曲线，通过分析比较，调整确定其PLC外部给定值。本发明解决了因电气制动引起的直流母线升高的问题。
文档编号B65H19/30GK102730459SQ20121016717
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者张勇, 方承文, 朱明松, 杨战胜, 秦基金 申请人:岳阳林纸股份有限公司