起重机变频器及其输出频率设定方法

起重机变频器及其输出频率设定方法
【专利摘要】本发明涉及一种起重机变频器及其输出频率设定方法，该方法包括：S1、检测变频器当前的输出转矩、输出电流和输出功率，并计算与各自额定值的参数比值，通过预设的加权系数对所述参数比值进行加权平均得到检测值；S2、根据预设的分段频率曲线，获取所述检测值对应的频率；S3、将起重机变频器当前的输出频率设定为所述检测值对应的频率。本发明通过检测变频器输出电流、输出转矩和输出功率三项数据进行加权平均得到最终检测值，使得数据更加精确，并通过分段频率曲线自动计算出变频器的运行频率，使其在保障安全的情况下采用尽量高的频率运行，提高了工作效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及起重机【技术领域】，更具体地说，涉及一种起重机变频器及其输出频率 设定方法。 起重机变频器及其输出频率设定方法

【背景技术】
[0002] 在起重行业，变频器的轻载高速是非常常用的功能，而运行频率的计算是非常重 要的一个环节。现有技术中大多数采用手动评估的方法，由起重机操作人员根据当前的载 重量进行大致估算后给出相应的档位。如果档位估算太低，没有达到变频器所能输出的最 大能力，运行频率过低，则影响工作效率；如果档位估算太高，超过了变频器所能输出的最 大能力，运行频率过高，容易发生故障，造成重大的安全隐患。因此手动评估的方法对起重 机的操作人员要求非常高，要求其具有一定的估算能力且有非常丰富的驾驶经验。目前，市 场上也出现了一些自动进行运行频率计算的控制系统，但是其只检测一个变量，计算值不 够精确，最终变频器的输出频率偏差较大；并且其使用简单的直线关系，没有区分空载和超 重载的情况，运行效率不高并且存在较大的安全隐患。


【发明内容】

[0003] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有起重机变频器的运行频率计算不合理影 响工作效率或者容易造成安全隐患的缺陷，提供一种通过综合考虑输出转矩、输出电流和 输出功率计算加权的检测值，再获取频率的起重机变频器及其输出频率设定方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种起重机变频器的输出频率 设定方法，包括以下步骤：
[0005] S1、检测变频器当前的输出转矩、输出电流和输出功率，并计算与各自额定值的参 数比值，通过预设的加权系数对所述参数比值进行加权平均得到检测值；
[0006] S2、根据预设的分段频率曲线，获取所述检测值对应的频率；
[0007] S3、将起重机变频器当前的输出频率设定为所述检测值对应的频率。
[0008] 在根据本发明所述的起重机变频器的输出频率设定方法中，所述步骤S1中通过 以下步骤得到检测值：
[0009] S11、将变频器当前的输出频率与预设的第一频率进行比较，小于则确定所述预设 的加权系数为第一加权系数，不小于则确定所述预设的加权系数为第二加权系数；
[0010] S12、采用步骤S11确定的预设的加权系数对所述参数比值进行加权平均得到检 测值。
[0011] 在根据本发明所述的起重机变频器的输出频率设定方法中，所述预设的第一频率 为10Hz ;所述第一加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别对应20%、 50%和30% ;所述第二加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别对应 50%、20%和 30%。
[0012] 在根据本发明所述的起重机变频器的输出频率设定方法中，所述预设的分段频率 曲线为检测值X与频率f的多段曲线，具体包括：
[0013] 空载区间：〇〈x〈A，f = FK，其中A为预设的松绳系数，FK为变频器的额定频率；
[0014] 轻载区间：A彡x〈B，f = K*FK，其中B为预设的轻载系数，K为预设的弱磁倍数；
[0015] 重载区间疋彡1〈(：，€=[的-1(扑1；)八(：-8)]*(1-8)+1(扑 1；，其中（：为预设的允许系 数；
[0016] 超重载区间：C < X，f = FK。
[0017] 在根据本发明所述的起重机变频器的输出频率设定方法中，所述预设的松绳系数 A为5%，所述预设的轻载系数B为45%，所述预设的允许系数C为80%，所述预设的弱磁 倍数K为200%。
[0018] 本发明还提供了一种起重机变频器，包括：加权计算模块，用于检测变频器当前的 输出转矩、输出电流和输出功率，并计算与各自额定值的参数比值，通过预设的加权系数对 所述参数比值进行加权平均得到检测值；频率计算模块，用于根据预设的分段频率曲线，获 取所述检测值对应的频率；以及频率设定模块，用于将起重机变频器当前的输出频率设定 为所述检测值对应的频率。
[0019] 在根据本发明所述的起重机变频器中，所述加权计算模块进一步包括：
[0020] 比值计算单元，用于检测变频器当前的输出转矩、输出电流和输出功率，并计算与 各自额定值的参数比值；
[0021] 系数确定单元，用于将变频器当前的输出频率与预设的第一频率进行比较，小于 则确定所述预设的加权系数为第一加权系数，不小于则确定所述预设的加权系数为第二加 权系数；
[0022] 加权单元，用于采用所述系数确定单元确定的预设的加权系数对比值计算单元计 算的参数比值进行加权平均得到检测值。
[0023] 在根据本发明所述的起重机变频器中，所述预设的第一频率为10Hz ;所述第一加 权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别对应20 %、50 %和30 %;所述第二 加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别对应50^^20%和30%。
[0024] 在根据本发明所述的起重机变频器中，所述预设的分段频率曲线为检测值X与频 率f的多段曲线，具体包括：
[0025] 空载区间：0〈x〈A，f = FK，其中A为预设的松绳系数，FK为变频器的额定频率；
[0026] 轻载区间：A彡x〈B，f = K*FK，其中B为预设的轻载系数，K为预设的弱磁倍数；
[0027] 重载区间：B 彡 x〈C，f = [ (Fk_K*Fk) AC-B) ] * (x-B) +K*FK，其中 C 为预设的允许系 数；
[0028] 超重载区间：C < X，f = FK。
[0029] 在根据本发明所述的起重机变频器中，所述预设的松绳系数A为5%，所述预设的 轻载系数B为45 %，所述预设的允许系数C为80 %，所述预设的弱磁倍数K为200 %。
[0030] 实施本发明的起重机变频器及其输出频率设定方法，具有以下有益效果：本发明 通过检测变频器当前的输出电流、输出转矩和输出功率三项数据进行加权平均得到最终检 测值，使得数据更加精确，并通过分段频率曲线自动计算出变频器的运行频率，使其在保障 安全的情况下采用尽量高的频率运行，提高了工作效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0031] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0032] 图1为根据本发明优选实施例的起重机变频器的输出频率设定方法流程图；
[0033] 图2为根据本发明优选实施例的起重机变频器的输出频率设定方法中加权计算 步骤的具体流程图；
[0034] 图3为根据本发明优选实施例的起重机变频器的输出频率设定方法中分段频率 曲线的示意图；
[0035] 图4为根据本发明优选实施例的起重机变频器的模块框图；
[0036] 图5为根据本发明优选实施例的起重机变频器中加权计算模块的模块框图。

【具体实施方式】
[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。
[0038] 请参阅图1，为根据本发明优选实施例的起重机变频器的输出频率设定方法流程 图。如图1所示，该实施例提供的起重机变频器的输出频率设定方法，包括以下步骤：
[0039] 首先，在步骤S1中，检测变频器当前的输出转矩T、输出电流I和输出功率P，并计 算与各自额定值的参数比值，通过预设的加权系数对这3个参数比值进行加权平均得到检 测值X。该步骤S1可以先通过以下公式计算各个变量与各自额定值的百分比作为参数比 值：
[0040] 输出转矩的参数比值为t%= τ/τκ，其中，τκ为输出转矩额定值；
[0041] 输出电流的参数比值为i%= Ι/Ικ，其中，Ικ为输出电流额定值；
[0042] 输出功率的参数比值为Ρ%= Ρ/Ρκ，其中，ΡΚ为输出功率额定值。
[0043] 该步骤中，变频器检测的当前的输出转矩的数据也可以直接为与额定转矩的百分 t匕，因而直接将该百分比作为输出转矩的参数比值。本领域基础技术人员可以根据经验设 定加权系数，通过加权平均计算检测值X。在本发明的一个优选实施例中，该预设的加权系 数可以为一个固定的加权系数，如预设的加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参 数比值分别对应20%、50%和30%，检测值X = t% *20% +i% *50% +P% *30%。在本 发明的另一个优选实施例中，该预设的加权系数也可以优选地与变频器当前的输出频率相 关，如后续图2的实施例中所述。
[0044] 随后，在步骤S2中，根据预设的分段频率曲线，获取步骤S1得到的检测值X对应 的频率f。即将检测值X带入分段频率曲线，求得f的值。
[0045] 在本发明的一个优选实施例中，该分段频率曲线至少包括空载区间、超重载区间 和中间负载区间。其中空载区间为：〇〈x〈A，f = FK;其中A为预设的松绳系数，FK为变频器 的额定频率；空载区间表示当前没有负载，因此可以采用额定频率F K避免出现飞车，该区间 也不能轻载高速。超重载区间为：C < X，f = FK ;其中C为预设的允许系数；超重载区间表 示当前负载在可控范围外，不属于轻载高速范围，因此采用额定频率FK输出。中间负载区 间为：AS x〈C，表示当前负载在可控范围内，可以采用高于额定频率FK的频率运行。例如， 中间负载区间可以采用固定的频率如理论最高运行频率运行，即f = K*FK，其中K为预设的 弱磁倍数。又例如，中间负载区间也可以采用连接（A，K*FK)和（C，F K)的斜率为负数的直 线段，即 f = [ (Fk-K*Fk) Ac-A) ] * (X-A) +K*FK。
[0046] 在本发明的另一个优选实施例中，分段频率曲线中的中间负载区间还可以进一步 分为轻载区间和重载区间，如后续结合图3进行的描述。
[0047] 最后，在步骤S3中，将起重机变频器当前的输出频率设定为步骤S2获得的检测值 X对应的频率f,即本次运行的输出频率设为f。
[0048] 请结合参阅图2,为根据本发明优选实施例的起重机变频器的输出频率设定方法 中加权计算步骤的具体流程图。该实施例中预设的加权系数与变频器当前的输出频率相 关。如图2所示，步骤S1中通过以下步骤得到检测值：
[0049] 在步骤S11中，将变频器当前的输出频率与预设的第一频率进行比较，小于则确 定预设的加权系数为第一加权系数，不小于则确定预设的加权系数为第二加权系数。在本 发明的优选实施例中，该预设的第一频率为10Hz。第一加权系数为输出转矩、输出电流和输 出功率的参数比值分别对应20^^50%和30%。第二加权系数为输出转矩、输出电流和输 出功率的参数比值分别对应50%、20%和30%。
[0050] 在步骤S12中，采用步骤S11确定的预设的加权系数对参数比值进行加权平均得 到检测值X。在前述优选实施例中，该步骤等同于：
[0051] 1)当变频器当前的输出频率小于10Hz时，预设的加权系数分别为20150%和 30%，S卩检测值 X = t% *20% +i% *50% +p% *30% ;
[0052] 2)当变频器当前的输出频率大于等于10Hz时，预设的加权系数分别为50120% 和 30%，即检测值 X = t% *50% +i% *20% +p% *30%。
[0053] 请参阅图3,为根据本发明优选实施例的起重机变频器的输出频率设定方法中分 段频率曲线的示意图。如图3所示，该分段频率曲线为检测值X与频率f的多段曲线。
[0054] 该分段频率曲线至少包括空载区间、轻载区间、重载区间和超重载区间：
[0055] 1)空载区间：0〈x〈A，f = FK ;其中A为预设的松绳系数，FK为变频器的额定频率。 空载区间表示当前没有负载，因此可以采用额定频率F K避免出现飞车，该区间也不能轻载 高速。
[0056] 2)轻载区间：A彡x〈B，f = K*FK，其中B为预设的轻载系数，K为预设的弱磁倍数。 轻载区间表示当前负载比较小，可以运行到理论最高运行频率。
[0057] 3)重载区间：B 彡 x〈C，f = [ (Fk_K*Fk) AC-B) ] * (x-B) +K*FK，其中 C 为预设的允许 系数。重载区间表示当前负载较大，但在可控范围内，频率可以在（B，K*FK)和（C，F K)这两 个坐标点所连接的直线上，为斜率为负的直线段。
[0058] 4)超重载区间：C < X，f = FK ;其中C为预设的允许系数。超重载区间表示当前 负载在可控范围外，不属于轻载高速范围，因此采用额定频率FK输出。
[0059] 在一个实施例中，当变频器当前的输出频率大于10Hz的时，设输出电流额定值Ικ 为50Α，输出功率额定值PKS20kW;变频器检测得到输出电流I = 10Α，输出功率P= 10kW， 对应的参数比值i%= 10A/50A = 20%，p%= 10kW/20kW = 50%。变频器还直接检测到 输出转矩与额定转矩的百分比为50%，因此输出转矩的参数比值t%= 50%。由此获得检 测值：
[0060] X = t % *50 % +i % *20 % +p % *30 % = 50 % *50 % +20 % *20 % +50 % *30 % = 44% ；
[0061] 变频器的功能码设定为弱磁倍数K = 200% ;松绳系数A = 5%，轻载系数B = 45%;允许系数C = 80%;变频器的额定频率FKS 50Hz。按照曲线，这时候检测值A < x〈B， 位于轻载区间，f = K*FK = 100Hz。因此，本次运行的输出频率设为100Hz。
[0062] 请参阅图4,为根据本发明优选实施例的起重机变频器的模块框图。如图4所示， 该实施例提供的起重机变频器100包括：加权计算模块10、频率计算模块20和频率设定模 块30。
[0063] 其中，加权计算模块10用于检测变频器当前的输出转矩T、输出电流I和输出功 率P，并计算与各自额定值的参数比值，通过预设的加权系数对这3个参数比值进行加权平 均得到检测值X。该加权计算模块10的原理和过程与前述步骤S1相同。该加权计算模块 10可以先通过以下公式计算各个变量与各自额定值的百分比作为参数比值：
[0064] 输出转矩的参数比值为t%= Τ/Τκ，其中，Τκ为输出转矩额定值；
[0065] 输出电流的参数比值为i%= Ι/Ικ，其中，Ικ为输出电流额定值；
[0066] 输出功率的参数比值为ρ%= Ρ/Ρκ，其中，ΡΚ为输出功率额定值。
[0067] 加权计算模块10检测的变频器当前的输出转矩的数据也可以直接为与额定转矩 的百分比，因而直接将该百分比作为输出转矩的参数比值。
[0068] 本领域基础技术人员可以根据经验设定加权系数，通过加权平均计算检测值X。 [0069] 频率计算模块20与加权计算模块10相连，用于根据预设的分段频率曲线，获取加 权计算模块10得到的检测值X对应的频率f。该频率计算模块20的原理和过程与前述步 骤S2相同。该分段频率曲线也可以如前述实施例中所述至少包括空载区间、超重载区间和 中间负载区间。同样优选地，该分段频率曲线也可以采用如图3中所述的四段曲线，即空载 区间、轻载区间、重载区间和超重载区间。
[0070] 频率设定模块30与频率计算模块20相连，用于将起重机变频器当前的输出频率 设定为频率计算模块20获得的检测值X对应的频率f，即本次运行的输出频率设为f。该 频率计算模块20的原理和过程与前述步骤S3相同。
[0071] 请参阅图5,为根据本发明优选实施例的起重机变频器中加权计算模块的模块框 图。如图5所示，该实施例加权计算模块10包括：比值计算单元11、系数确定单元12和加 权单元13。
[0072] 其中，比值计算单元11，用于检测变频器当前的输出转矩T、输出电流I和输出功 率P，并计算与各自额定值的参数比值。
[0073] 系数确定单元12用于将变频器当前的输出频率与预设的第一频率进行比较，小 于则确定预设的加权系数为第一加权系数，不小于则确定预设的加权系数为第二加权系 数。该系数确定单元12的原理和过程与前述方法中步骤S11相同。在本发明的优选实施 例中，该预设的第一频率为10Hz。第一加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比 值分别对应20^^50%和30%。第二加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比 值分别对应50%、20%和30%。
[0074] 加权单元13与比值计算单元11和系数确定单元12相连，用于采用系数确定单元 12确定的预设的加权系数对比值计算单元11计算的参数比值进行加权平均得到检测值X。 该加权单元13的原理和过程与前述方法中步骤S12相同。在优选实施例中，该加权单元13 执行以下操作 ：
[0075] 1)当变频器当前的输出频率小于10Hz时，预设的加权系数分别为20150%和 30%，S卩检测值 X = t% *20% +i% *50% +p% *30% ;
[0076] 2)当变频器当前的输出频率大于等于10Hz时，预设的加权系数分别为50%、20% 和 30%，即检测值 X = t% *50% +i% *20% +p% *30%。
[0077] 在本发明的另一些实施例中，系数确定单元12可以省略，由比值计算单元11计 算参数比值后，加权单元13直接采用固定的加权系数计算检测值X。如预设的加权系数为 输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别对应20%、50%和30%，检测值X = t% *20% +i% *50% +p% *30%。
[0078] 综上所述，本发明能够通过检测变频器当前的输出电流、输出转矩和输出功率三 项数据进行加权平均得到最终检测值，使得数据更加精确，并通过分段频率曲线自动计算 出变频器的运行频率，使其在保障安全的情况下采用尽量高的频率运行，提高了工作效率。 本发明还进一步通过松绳系数、轻载系数和允许系数三个参数将轻载高速曲线分为四个部 分，使得轻载过程更加安全、运行效率更高。
[0079] 应该理解的是，本发明的起重机变频器与起重机变频器的输出频率设定方法的原 理和实现流程相同，因此对本发明起重机变频器的实施例的具体描述适用于本发明起重机 变频器的输出频率设定方法，反之亦然。
[0080] 本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发 明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合，可对本发明 进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括 所有落入到权利要求保护范围的实施例。
【权利要求】
1. 一种起重机变频器的输出频率设定方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 检测变频器当前的输出转矩、输出电流和输出功率，并计算与各自额定值的参数比 值，通过预设的加权系数对所述参数比值进行加权平均得到检测值； 52、 根据预设的分段频率曲线，获取所述检测值对应的频率； 53、 将起重机变频器当前的输出频率设定为所述检测值对应的频率。
2. 根据权利要求1所述的起重机变频器的输出频率设定方法，其特征在于，所述步骤 S1中通过以下步骤得到检测值： 511、 将变频器当前的输出频率与预设的第一频率进行比较，小于则确定所述预设的加 权系数为第一加权系数，不小于则确定所述预设的加权系数为第二加权系数； 512、 采用步骤S11确定的预设的加权系数对所述参数比值进行加权平均得到检测值。
3. 根据权利要求2所述的起重机变频器的输出频率设定方法，其特征在于，所述预设 的第一频率为10Hz ;所述第一加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别 对应20%、50%和30%;所述第二加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分 别对应50%、20%和30%。
4. 根据权利要求1所述的起重机变频器的输出频率设定方法，其特征在于，所述预设 的分段频率曲线为检测值X与频率f的多段曲线，具体包括： 空载区间：〇〈x〈A，f = FK，其中A为预设的松绳系数，FK为变频器的额定频率； 轻载区间：A彡x〈B，f = K*FK，其中B为预设的轻载系数，K为预设的弱磁倍数； 重载区间疋彡众(：，€=[$1；-1(扑1；)八(：-8)]*〇^)+1(扑1；，其中（：为预设的允许系数 ； 超重载区间：C彡X，f = FK。
5. 根据权利要求4所述的起重机变频器的输出频率设定方法，其特征在于，所述预设 的松绳系数A为5 %，所述预设的轻载系数B为45 %，所述预设的允许系数C为80 %，所述 预设的弱磁倍数K为200%。
6. -种起重机变频器，其特征在于，包括： 加权计算模块，用于检测变频器当前的输出转矩、输出电流和输出功率，并计算与各自 额定值的参数比值，通过预设的加权系数对所述参数比值进行加权平均得到检测值； 频率计算模块，用于根据预设的分段频率曲线，获取所述检测值对应的频率； 频率设定模块，用于将起重机变频器当前的输出频率设定为所述检测值对应的频率。
7. 根据权利要求5所述的起重机变频器，其特征在于，所述加权计算模块进一步包括： 比值计算单元，用于检测变频器当前的输出转矩、输出电流和输出功率，并计算与各自 额定值的参数比值； 系数确定单元，用于将变频器当前的输出频率与预设的第一频率进行比较，小于则确 定所述预设的加权系数为第一加权系数，不小于则确定所述预设的加权系数为第二加权系 数； 加权单元，用于采用所述系数确定单元确定的预设的加权系数对比值计算单元计算的 参数比值进行加权平均得到检测值。
8. 根据权利要求6所述的起重机变频器，其特征在于，所述预设的第一频率为10Hz ;所 述第一加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别对应20^^50%和30%; 所述第二加权系数为输出转矩、输出电流和输出功率的参数比值分别对应50 %、20 %和 30%。
9. 根据权利要求6所述的起重机变频器，其特征在于，所述预设的分段频率曲线为检 测值X与频率f的多段曲线，具体包括： 空载区间：〇〈x〈A，f = FK，其中A为预设的松绳系数，FK为变频器的额定频率； 轻载区间：A彡x〈B，f = K*FK，其中B为预设的轻载系数，K为预设的弱磁倍数； 重载区间疋彡众(：，€=[$1；-1(扑1；)八(：-8)]*〇^)+1(扑1；，其中（：为预设的允许系数 ； 超重载区间：C彡X，f = FK。
10. 根据权利要求9所述的起重机变频器，其特征在于，所述预设的松绳系数A为5 %， 所述预设的轻载系数B为45%，所述预设的允许系数C为80%，所述预设的弱磁倍数K为 200%。
【文档编号】B66C13/22GK104085792SQ201410295017
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】殷杰, 邱志红 申请人:苏州汇川技术有限公司