场桥节能驱动装置应用控制

唐青贇 马震国 上海振华重工集团股份有限公司 200125

【文章摘要】

本文章主要是说明场桥设备在怠速过程中，通过利用变频器及相关设备资源，如何更加高效可靠利用怠速资源，从而满足维护保养工作需求。

【关键词】

场桥；节能怠速；设置应用

1 设备应用背景

场桥（英语缩写RTG）是集装箱堆场的的主力起重设备，它具有灵活转场作业，工程投资少等特点，受到世界各地集装箱码头的欢迎。它的主要供电来源是柴油发电机组，柴油机有怠速和全速两档速度，一般柴油机全速转速在1500RPM （50HZ）或者1800RPM（60HZ），怠速转速在500RPM 到800RPM 左右，不过只有在柴油机全速时机组才能输出场桥所需要的稳定的440~480VAC 电源，才能驱动起升、大车、小车等主要机构运行进行正常工作。但场桥在实际作业时并不可能所有的时间都在运行主机构动作，还有相当一部分时间司在等待中的，设备虽然没有运行主机构，但是为了给其他辅助设备如空调、投光灯、步道灯等供电，柴油机还是需要全速运行。如果使用该节油辅助供电系统，在等待的这段时间可以让柴油机怠速运行，节油系统将满足辅助设备需要的、三相220VAC 30HZ 左右的怠速电源通过变频器、滤波器、升压变压器等转换为符合辅助设备需要的、三相380VAC 50/60HZ 电源。由于柴油机怠速时的转速仅为全速时1/3 到1/2，因此可以大大降低场桥的燃油消耗，在当前国际油价不断上涨的情况下能有效地降低场桥的运行成本。

2 详细技术内容

2.1 系统介绍

普通的场桥辅助供电系统比较简单， 主要由柴油机带动发电机，输出电压通过辅助变压器转换来实现。为了实现节油辅助供电控制，该节能系统取消原来的辅助隔离变压器，并增加了一套特殊的PWM 变换装置和滤波升压设备，用于将柴油发电机组怠速时的输出的低压低频电源转换成辅助设备通用的工频电源。并且一旦系统运行起来以后，就能在运行和待机两种状态之间进行顺利地切换。所有的切换控制可以使用整机的PLC 结合一些继电器接触器回路来完成。

2.2 硬件配置

该节油辅助电源系统主要由3 个部分组成：PWM 变换器，电源滤波器、升压变压器。

(1)PWM 电源变换器是整个系统的核心部件，负责将柴油发电机组发出的变压变频电源转换成3 相170VAC 50HZ 的恒压恒频电源。推荐使用富士变频器具体型号为FRN90G1S-4HDZA。

该变换器的主要原理和普通的驱动电机的变频器差不多，都是先将输入的交流电源整流成一稳定的直流电源，经过充电电阻为主回路电容充电后，由主电容保持该直流电压，再通过IGBT 可控逆变回路，将直流电源逆变成交流电源。

(2)LC 滤波器

LC 滤波器能减少输出电源的高次谐波，提高系统的功率因数。为辅助设备的正常使用提供保证。

(3) 升压变压器

将PWM 变换器输出的170VAC 50HZ 电源电压升高成为工频380VAC 50HZ 通用辅助电源。并且通过技术处理，让电源可靠稳定。

3 系统运行控制流程分析

原理图中： G 为柴油发电机组， MCCB 为输入主开关

MC1 为输入主接触器，由外部硬件控制回路控制吸合

MC2、MC3 为怠速、高速时用于切换变频器控制电源供电方式的继电器

MC4 为节油供电系统输出主接触器

R0、T0 为变换器的控制电源

R1、T1 为变换器内部风机电源

DCR4-90C 为直流电抗器

FWD、CMD 为启动命令，实际接线时可将FWD、CMD 短接。只要有输入电源就启动。

Y1 到Y4 为晶体管输出信号，Y5 为继电器输出信号

L1/R、L2/S、L3/T 为三相交流输入端子

U、V、W 为170VAC 50HZ 输出端子

Frequency arrival signal(FAR) 为变换器数字输出信号一个功能选项

（1）柴油机首次启动

司机在地面或司机室启动柴油机并052

实验研究

Experimental Research

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