| 交流電動叉車稱重驅動系統現狀 | 2020-01-22 |
電動叉車稱重系統一直以來交流電機及控制器多用于固定設備的驅動,20世紀70年代開始在歐洲和日本用于行走設備,用于火車,后來用于電動行走車輛。電動叉車稱重交流電機及控制技術在歐洲和亞洲從研制到成熟經過了約10年時間,電瓶叉車電子秤之所以得以迅速發展主要是因為交流控制器的快速發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可和使用。美國交流動力控制技術發展滯后的主要原因是因為電壓等級標準的不同,在歐洲和亞洲,電動叉車稱重普遍采用高電壓、低電流的電機及控制系統而在美國,電瓶叉車稱重采用的是低電壓、高電流的電機及控制系統。在歐洲和亞洲1.5 t級的電瓶叉車稱重多用48 V電壓,而美國1.5 t級電瓶叉車多用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。認識到了交流驅動系統的性,美國的叉車和電控開發部門就以交流動力控制系統技術發展的瓶頸問題展開了有針對性的研究,最終使成本、尺寸、電壓等級等問題得以很好的解決,因此,交流電動叉車稱重在美國得到了很好的發展[3]。電動叉車交流電機及控制系統被認為是較高級的電動叉車技術特性之一,電動叉車目前世界上采用交流動力控制技術的叉車稱重企業主要有豐田、BT、Raymond、永恒力和克拉克等公司。 電動叉車電子秤的微電子技術的應用,電動叉車隨著功率電子技術和微處理器技術的發展,電動叉車稱重系統交流驅動發展趨勢為數字化、模塊化、智能化。電瓶叉車電子秤在功率電子技術方面,功率開關元件己進入了迅猛發展階段。稱重控制系統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動、自檢測、自保護功能的功率模塊IPM。 電動叉車電子秤在微處理器技術方面,DSP開始在交流驅動系統中使用。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。電動叉車的高速運算能力可實現高效的控制算法,并且片內集成了用于電機控制的外圍電路,稱重系統為采用新的控制策略提供了有效的硬件環境。 電瓶叉車稱重用交流電機常用的矢量控制系統方案及其比較。目前電瓶叉車用交流電機矢量控制方法應用較多、比較成熟的有四種。它們基于不同的控制思路,有著各自的優缺點。下面對它們進行簡要的總結和比較。 電動叉車電子秤轉差頻率的矢量控制方案 ,轉差頻率的矢量控制方案結構簡單,不需要實際計算轉子磁鏈的幅值和相位,避免了磁通的閉環控制,所能獲得的動態性能基本上可以達到直流雙閉環控制系統的水平。電動叉車然而間接磁場定向控制中對轉子時間常數比較敏感,當控制器中這個參數不正確時,電子秤計算出的轉差頻率也不正確,得出的磁通旋轉角度將出現偏差,即出現定向不準的問題。這種控制方法不適合高性能的電機控制系統。 氣隙磁場定向矢量控制方案 氣隙磁場定向控制系統中磁通關系和轉差關系中存在藕合,需要增加解藕器,這使得它比轉子磁通的控制方式復雜,但具有一些狀態能直接測量的優點,比如氣隙磁通。電瓶叉車同時電機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。 定子磁場定向的矢量控制系統方案 定子磁場定向的矢量控制方案,稱重控制系統在一般的調速范圍內可利用定子方程作磁通觀測器,非常易于實現且不包括對溫度變化非常敏感的轉子參數,可達到相當好的動靜態性能,同時控制系統結構也相對簡單。然而低速時,由于定子電阻壓降占端電壓的大部分,致使反電動勢測量誤差較大,導致定子磁通觀測不準,影響稱重系統性能。 轉子磁場定向的矢量控制系統方案 轉子磁場定向的控制方案,缺點是磁鏈閉環控制系統中轉子磁通的檢測精度受轉子時間常數的影響較大,降低了稱重系統的性能。但是它達到了的解藕控制,無需增加解藕器,控制方式簡單,并且在低速運行時具有大轉矩,電動叉車稱重具有較好動態性能和控制精度等優點。目前,大多數的交流電動叉車驅動系統采用了按轉子磁場定向的矢量控制系統。
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