直接转矩控制技术在电铲车上的应用

由于ACS800 系列变频器具有无传感器高控制精度和零速满转矩的特点，可保证电铲车的提升和推压机构实现空中的零速悬停而不必采用机械抱闸装置，从而提高了电铲车系统的可靠性和工作效率。

2.3 再生能量的处理

对于电铲车提升和推压机构工作中的再生能量的处理，可采取两种解决方案：一种是整流桥采用由二极管组成的三相不控桥，外接制动斩波器的方案，将再生能量通过制动电阻以热能的形式耗散掉，可采用的变频器型号为ACS800-04/07;另一种是整流桥采用由IGBT组成的三相可控桥，再生能量通过可控整流桥回馈到电网中去，可采用的变频器型号为ACS800-17。

另外，电铲车的行走和回转是分别运行的，但为节省投资，行走和回转采用同一个变频调速装置。为此可采用ACS800 标准软件的两个用户宏切换的功能，即分别将行走和回转的电机参数以及软件参数设置存储在用户宏1 和用户宏2 中，通过设定的数字输入口的上升和下降沿即可实现行走和回转两套控制参数的切换，达到一台变频器控制两台电机的目的。

3 实验分析

将ACS800 系列变频器应用于4 m3电铲车的电控系统中，并在某水泥厂进行了试验，试验样机如图2所示。

其中，提升电机参数：

功率200 kW;

额定频率37.5 Hz;

额定电流370 A;

额定转速732 r/min;

变频器型号为ACS800-04-0440-3，输出视在功

率为440 kV·A。

推压电机参数：

功率75 kW;

额定频率38.9 Hz;

额定电流132 A;

额定转速1 150 r/min;

变频器型号为ACS800-04-0260-3，输出视在功率为260 kV·A。

3.1 提升机构试验结果分析

提升系统零速悬停时电机转速和转矩波形如图3 所示(波形由ABB 专用调试和监控软件DriveWindow测得)。图3 中，1 为转速估算值;2 为转速测量值;3为电机转矩;4 为给定转速值。由图3 可见，由于采用了FS-Method，当转速给定值(曲线4所示)由400 r/min 下降为0 r/min 时，由变频器根据电机内部数学模型计算得到的电机转速(曲线1 所示)也迅速下降为0 r/min，且该转速基本与由测速编码器得到的转速测量值(曲线2)一致，并与转速给定值(曲线4)完全吻合。由于转速在零速时估算的准确性，变频器输出的转矩(曲线3 所示)可始终保持为恒定值，与负载相平衡，故可实现电铲车提升结构的零速悬停。由此说明，采用直接转矩控制技术可在无测速传感器的条件下完全保证提升机构的真正零速悬停。

3.2 推压机构试验结果分析

推压系统零速悬停时电机转速和转矩波形如图4 所示(波形由ABB 专用调试和监控软件DriveWindow测得)。图4 中，1 为转速估算值;2为电流测量值;3 为电机给定转矩;4 为电机实际转矩;5 为转速给定值。由图4可见，当电机转速给定值(曲线5所示)由500 r/min 下降为0 r/min 时，由变频器根据电机数学模型计算得到的转速估算值(曲线1)也迅速跟踪转速给定值下降为零，并与给定值曲线相重合。由于转速估算的准确性，故变频器输出的转矩给定值(曲线3)和转矩实际值(曲线4)保持为恒定值，与实际负载相平衡，实现了推压机构零速悬停。由此说明，采用直接转矩控制技术可在无测速传感器的条件下完全保证推压机构的真正零速悬停。

4 结语

在电铲车上采用以直接转矩控制技术为核心的变频器ACS800 系列可完全满足在无速度传感器条件下的转速控制精度和转矩的高动态响应，可达到额定转矩的200豫的起动转矩，而且不必采用机械抱闸装置就可实现提升和推压机构的零速悬停，保证了电铲车工作的可靠性和高的生产效率。