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| 交流電動(dòng)叉車稱重驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)狀 | 2020-01-22 |
電動(dòng)叉車稱重系統(tǒng)一直以來交流電機(jī)及控制器多用于固定設(shè)備的驅(qū)動(dòng),20世紀(jì)70年代開始在歐洲和日本用于行走設(shè)備,用于火車,后來用于電動(dòng)行走車輛。電動(dòng)叉車稱重交流電機(jī)及控制技術(shù)在歐洲和亞洲從研制到成熟經(jīng)過了約10年時(shí)間,電瓶叉車電子秤之所以得以迅速發(fā)展主要是因?yàn)榻涣骺刂破鞯目焖侔l(fā)展使得控制器無論從尺寸到成本都有了較大幅度的降低,電瓶叉車稱重近幾年在美國也開始被廣泛認(rèn)可和使用。美國交流動(dòng)力控制技術(shù)發(fā)展滯后的主要原因是因?yàn)殡妷旱燃?jí)標(biāo)準(zhǔn)的不同,在歐洲和亞洲,電動(dòng)叉車稱重普遍采用高電壓、低電流的電機(jī)及控制系統(tǒng)而在美國,電瓶叉車稱重采用的是低電壓、高電流的電機(jī)及控制系統(tǒng)。在歐洲和亞洲1.5 t級(jí)的電瓶叉車稱重多用48 V電壓,而美國1.5 t級(jí)電瓶叉車多用36 V電壓。最初的交流控制器尺寸較大,成本也較為昂貴,并且不支持美國所采用的電壓等級(jí)。認(rèn)識(shí)到了交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性,美國的叉車和電控開發(fā)部門就以交流動(dòng)力控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題展開了有針對(duì)性的研究,最終使成本、尺寸、電壓等級(jí)等問題得以很好的解決,因此,交流電動(dòng)叉車稱重在美國得到了很好的發(fā)展[3]。電動(dòng)叉車交流電機(jī)及控制系統(tǒng)被認(rèn)為是較高級(jí)的電動(dòng)叉車技術(shù)特性之一,電動(dòng)叉車目前世界上采用交流動(dòng)力控制技術(shù)的叉車稱重企業(yè)主要有豐田、BT、Raymond、永恒力和克拉克等公司。 電動(dòng)叉車電子秤的微電子技術(shù)的應(yīng)用,電動(dòng)叉車隨著功率電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展,電動(dòng)叉車稱重系統(tǒng)交流驅(qū)動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)為數(shù)字化、模塊化、智能化。電瓶叉車電子秤在功率電子技術(shù)方面,功率開關(guān)元件己進(jìn)入了迅猛發(fā)展階段。稱重控制系統(tǒng)目前大多采用絕緣柵極晶體管IGBT、MOSFET控制晶閘管和集成了驅(qū)動(dòng)、自檢測(cè)、自保護(hù)功能的功率模塊IPM。 電動(dòng)叉車電子秤在微處理器技術(shù)方面,DSP開始在交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用。DSP芯片品種主要有TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP2100系列、Motorola公司的DSP56000系列等。其中性能比較突出是TI公司的TMS320LF2000系列DSP。電動(dòng)叉車的高速運(yùn)算能力可實(shí)現(xiàn)高效的控制算法,并且片內(nèi)集成了用于電機(jī)控制的外圍電路,稱重系統(tǒng)為采用新的控制策略提供了有效的硬件環(huán)境。 電瓶叉車稱重用交流電機(jī)常用的矢量控制系統(tǒng)方案及其比較。目前電瓶叉車用交流電機(jī)矢量控制方法應(yīng)用較多、比較成熟的有四種。它們基于不同的控制思路,有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。下面對(duì)它們進(jìn)行簡(jiǎn)要的總結(jié)和比較。 電動(dòng)叉車電子秤轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方案 ,轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需要實(shí)際計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值和相位,避免了磁通的閉環(huán)控制,所能獲得的動(dòng)態(tài)性能基本上可以達(dá)到直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的水平。電動(dòng)叉車然而間接磁場(chǎng)定向控制中對(duì)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)比較敏感,當(dāng)控制器中這個(gè)參數(shù)不正確時(shí),電子秤計(jì)算出的轉(zhuǎn)差頻率也不正確,得出的磁通旋轉(zhuǎn)角度將出現(xiàn)偏差,即出現(xiàn)定向不準(zhǔn)的問題。這種控制方法不適合高性能的電機(jī)控制系統(tǒng)。 氣隙磁場(chǎng)定向矢量控制方案 氣隙磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)中磁通關(guān)系和轉(zhuǎn)差關(guān)系中存在藕合,需要增加解藕器,這使得它比轉(zhuǎn)子磁通的控制方式復(fù)雜,但具有一些狀態(tài)能直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn),比如氣隙磁通。電瓶叉車同時(shí)電機(jī)磁通的飽和程度與氣隙磁通一致,故基于氣隙磁通的控制方式更適合于處理飽和效應(yīng)。 定子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)方案 定子磁場(chǎng)定向的矢量控制方案,稱重控制系統(tǒng)在一般的調(diào)速范圍內(nèi)可利用定子方程作磁通觀測(cè)器,非常易于實(shí)現(xiàn)且不包括對(duì)溫度變化非常敏感的轉(zhuǎn)子參數(shù),可達(dá)到相當(dāng)好的動(dòng)靜態(tài)性能,同時(shí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。然而低速時(shí),由于定子電阻壓降占端電壓的大部分,致使反電動(dòng)勢(shì)測(cè)量誤差較大,導(dǎo)致定子磁通觀測(cè)不準(zhǔn),影響稱重系統(tǒng)性能。 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)方案 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的控制方案,缺點(diǎn)是磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁通的檢測(cè)精度受轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的影響較大,降低了稱重系統(tǒng)的性能。但是它達(dá)到了的解藕控制,無需增加解藕器,控制方式簡(jiǎn)單,并且在低速運(yùn)行時(shí)具有大轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)叉車稱重具有較好動(dòng)態(tài)性能和控制精度等優(yōu)點(diǎn)。目前,大多數(shù)的交流電動(dòng)叉車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)。
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