专利名称：用于起升变频电机的设备、方法、系统及工程机械设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种用于起升变频电机的设备、方法、系统及工程机械设备。
背景技术：
变频是近代对异步交流电机进 行起动和调速时所采用的主要方法。变频器作为一种变频电源具有很大的灵活性，其输出电压和频率之间的关系可以按照人为设定的规律进行调节，进而实现对电机的转速及转矩的调整。目前，在塔式起重机中，一般采用限制负载大小或限制速度的方式来通过变频器进行电机调速。此方式虽可保证起重机的起升时的安全性，但变频电机的起升效率低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于起升变频电机的设备、方法、系统及工程机械设备，其可使得变频电机在负载较大时以低速运行并在负载较小时以高速运行，使得变频电机的运行速度得到了合理优化。为了实现上述目的，本发明提供一种用于起升变频电机的自适应恒功率调速设备，该设备包括接收装置，用于接收表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息；以及控制装置，用于根据所述输出转矩以及所述电机的额定功率及极对数，计算出反比于所述输出转矩的频率，并输出该频率，以控制所述电机以该频率运转。相应地，本发明还提供一种用于起升变频电机的自适应恒功率调速方法，该方法包括接收表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息；以及根据所述输出转矩以及所述电机的额定功率及极对数，计算出反比于所述输出转矩的频率，并输出该频率，以控制所述电机以该频率运转。相应地，本发明还提供一种用于起升变频电机的自适应恒功率调速系统，该系统包括上述自适应恒功率调速设备；以及变频器，用于接收来自所述控制装置的表示所述频率的信息，并以该频率驱动所述电机运转。相应地，本发明还提供一种工程机械设备，该设备包括上述自适应恒功率调速系统。通过上述技术方案，可通过电机在转速稳定状态下的输出转矩来确定当前负载折合到电机输出轴上的转矩，并据此计算电机的反比于所述输出转矩的频率，之后控制电机以该频率运转，从而可在保证安全的情况下，大幅度提高起升效率，实现变频电机在负载较大时以低速运行并在负载较小时以高速运行。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中图I为本发明提供的自适应恒功率调速设备的结构图；图2为电机的输出功率、输出转矩、以及频率之间的关系示意图；图3为本发明提供的自适应恒功率调速方法的流程图；以及图4为本发明提供的自适应恒功率调速系统的结构图。附图标记说明10 接收装置20 控制装置
100 自适应恒功率调速设备200 变频器
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。图I为本发明提供的自适应恒功率调速设备的结构图。如图I所示，本发明提供了一种用于起升变频电机的自适应恒功率调速设备，该设备包括接收装置，用于接收表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息；以及控制装置，用于根据所述输出转矩以及所述电机的额定功率及极对数，计算出反比于所述输出转矩的频率，并输出该频率，以控制所述电机以该频率运转。藉此，可使得电机的转速随着当前负载的变化(该当前负载折合到电机输出轴上的转矩等于所述电机在转速稳定状态下的输出转矩，具体原因将在下面进行说明)而变化，提闻电机的起升效率。优选地，所述反比于所述输出转矩的频率为所述电机在该输出转矩下的最大允许输出频率。藉此，可使得电机始终以最大允许转速运行，最大程度地提高电机的起升效率。该最大允许输出频率的计算过程如下。图2为电机的输出功率、输出转矩、以及频率之间的关系示意图。如图2所示，f指代电机的频率，T指代电机的输出转矩，电机具有恒转矩区及恒功率区，在恒转矩区(f ( fN)，保持电机主磁通恒定为额定值，无论电机转速如何，输出转矩均保持不变，电机具有较硬的转矩特性；在恒功率区(f > fN)，电机处于弱磁状态，而在弱磁调速时，最大允许输出转矩与转速成反比，电机特性变软，随着转速的上升，转矩逐渐下降。本发明主要涉及上述恒功率区的调速方式。在恒功率区，电机的各项参数之间的关系可满足以下关系式Pm = Γ*Ω = Γ*= C( I )
ηρ其中，Pm为电机的额定功率；Τ电机的输出转矩；Ω为电机的同步角速度；f为电机定子频率；np为电机的极对数;C为一;〖亘定值。Pm及ηρ均为电机的固有属性,可通过查阅电机设计参数得到。在负载不变的情况下，电机的最大允许输出频率取决于Τ，该最大允许输出频率的计算可根据以下公式进行f = Pm*^-(2)
607相应的电机转速η满足以下公式
权利要求
1.一种用于起升变频电机的自适应恒功率调速设备，该设备包括 接收装置，用于接收表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息；以及 控制装置，用于根据所述输出转矩以及所述电机的额定功率及极对数，计算出反比于所述输出转矩的频率，并输出该频率，以控制所述电机以该频率运转。
2.根据权利要求I所述的设备，其中，所述反比于所述输出转矩的频率为所述电机在该输出转矩下的最大允许输出频率。
3.根据权利要求I所述的设备，其中，所述控制装置对所述电机在转速稳定状态下的多个输出转矩取平均值，并以该平均值作为所述电机在转速稳定状态下的输出转矩。
4.根据权利要求I所述的设备，其中， 表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息包含循环冗余校验码， 所述控制装置还对该信息进行循环冗余校验，在该校验未通过的情况下，丢弃该信息。
5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的设备，其中， 所述接收装置还用于接收切换至非自适应调速程序的指令、起升档位、以及表示当前负载是否大于预定起升负载的信号； 所述控制装置还用于在所述接收装置接收到所述切换至非自适应调速程序的指令时，根据所述起升档位所对应的频率控制所述电机运转，并在当前负载大于预定起升负载的信号且所述起升档位为最高起升档位时，采用低于所述最高起升档位的起升档位所对应的频率控制所述电机运转。
6.一种用于起升变频电机的自适应恒功率调速方法，该方法包括 接收表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息；以及 根据所述输出转矩以及所述电机的额定功率及极对数，计算出反比于所述输出转矩的频率，并输出该频率，以控制所述电机以该频率运转。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述反比于所述输出转矩的频率为所述电机在该输出转矩下的最大允许输出频率。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，该方法还包括 对所述电机在转速稳定状态下的多个输出转矩取平均值，并以该平均值作为所述电机在转速稳定状态下的输出转矩。
9.根据权利要求6所述的方法,其中,表不所述电机在转速稳定状态下的信息包含循环冗余校验码，在接收表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息之后，所述方法还包括 对该信息进行循环冗余校验，在该校验未通过的情况下，丢弃该信息。
10.根据权利要求6-9中任一项权利要求所述的方法，其中，该方法还包括 接收切换至非自适应调速程序的指令、起升档位、以及表示当前负载是否大于预定起升负载的信号；以及 根据所述起升档位所对应的频率控制所述电机运转，并在当前负载大于预定起升负载的信号且所述起升档位为最高起升档位时，采用低于所述最高起升档位的起升档位所对应的频率控制所述电机运转。
11.一种用于起升变频电机的自适应恒功率调速系统，该系统包括 根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的自适应恒功率调速设备；以及变频器，用于接收来自所述控制装置的表示所述频率的信息，并以该频率驱动所述电机运转。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息由于所述变频器基于该变频器施加至所述电机的电流而生成。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其中， 表示所述最大允许输出频率的信息包含循环冗余校验码， 所述变频器还对该信息进行循环冗余校验，在该校验未通过的情况下，丢弃该信息，并驱动所述电机以该电机的额定频率运转。
14.根据权利要求13所述的系统，其中， 所述变频器在无法与所述自适应恒功率调速设备进行通信的情况下，驱动所述电机以低于该电机额定频率的频率运转。
15.一种工程机械设备，该设备包括根据权利要求9-12中任一项权利要求所述的系统。
全文摘要
本发明公开了一种用于起升变频电机的设备、方法、系统及工程机械设备，该自适应恒功率调速设备包括接收装置，用于接收表示所述电机在转速稳定状态下的输出转矩的信息；以及控制装置，用于根据所述输出转矩以及所述电机的额定功率及极对数，计算出反比于所述输出转矩的频率，并输出该频率，以控制所述电机以该频率运转。通过本发明，可通过电机在转速稳定状态下的输出转矩来确定当前负载折合到电机输出轴上的转矩，并据此计算电机的反比于所述输出转矩的频率，之后控制电机以该频率运转，从而可在保证安全的情况下，大幅度提高起升效率，实现变频电机在负载较大时以低速运行并在负载较小时以高速运行。
文档编号H02P27/04GK102647148SQ20121011269
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者何首文, 张二玲, 方淼, 李学俊, 许名熠 申请人:中联重科股份有限公司