起重機變頻器及其輸出頻率設定方法
2023-09-20 23:06:25 4
起重機變頻器及其輸出頻率設定方法
【專利摘要】本發明涉及一種起重機變頻器及其輸出頻率設定方法，該方法包括：S1、檢測變頻器當前的輸出轉矩、輸出電流和輸出功率，並計算與各自額定值的參數比值，通過預設的加權係數對所述參數比值進行加權平均得到檢測值；S2、根據預設的分段頻率曲線，獲取所述檢測值對應的頻率；S3、將起重機變頻器當前的輸出頻率設定為所述檢測值對應的頻率。本發明通過檢測變頻器輸出電流、輸出轉矩和輸出功率三項數據進行加權平均得到最終檢測值，使得數據更加精確，並通過分段頻率曲線自動計算出變頻器的運行頻率，使其在保障安全的情況下採用儘量高的頻率運行，提高了工作效率。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及起重機【技術領域】，更具體地說，涉及一種起重機變頻器及其輸出頻率 設定方法。 起重機變頻器及其輸出頻率設定方法
【背景技術】
[0002] 在起重行業，變頻器的輕載高速是非常常用的功能，而運行頻率的計算是非常重 要的一個環節。現有技術中大多數採用手動評估的方法，由起重機操作人員根據當前的載 重量進行大致估算後給出相應的檔位。如果檔位估算太低，沒有達到變頻器所能輸出的最 大能力，運行頻率過低，則影響工作效率；如果檔位估算太高，超過了變頻器所能輸出的最 大能力，運行頻率過高，容易發生故障，造成重大的安全隱患。因此手動評估的方法對起重 機的操作人員要求非常高，要求其具有一定的估算能力且有非常豐富的駕駛經驗。目前，市 場上也出現了一些自動進行運行頻率計算的控制系統，但是其只檢測一個變量，計算值不 夠精確，最終變頻器的輸出頻率偏差較大；並且其使用簡單的直線關係，沒有區分空載和超 重載的情況，運行效率不高並且存在較大的安全隱患。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題在於，針對現有起重機變頻器的運行頻率計算不合理影 響工作效率或者容易造成安全隱患的缺陷，提供一種通過綜合考慮輸出轉矩、輸出電流和 輸出功率計算加權的檢測值，再獲取頻率的起重機變頻器及其輸出頻率設定方法。
[0004] 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種起重機變頻器的輸出頻率 設定方法，包括以下步驟：
[0005] S1、檢測變頻器當前的輸出轉矩、輸出電流和輸出功率，並計算與各自額定值的參 數比值，通過預設的加權係數對所述參數比值進行加權平均得到檢測值；
[0006] S2、根據預設的分段頻率曲線，獲取所述檢測值對應的頻率；
[0007] S3、將起重機變頻器當前的輸出頻率設定為所述檢測值對應的頻率。
[0008] 在根據本發明所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法中，所述步驟S1中通過 以下步驟得到檢測值：
[0009] S11、將變頻器當前的輸出頻率與預設的第一頻率進行比較，小於則確定所述預設 的加權係數為第一加權係數，不小於則確定所述預設的加權係數為第二加權係數；
[0010] S12、採用步驟S11確定的預設的加權係數對所述參數比值進行加權平均得到檢 測值。
[0011] 在根據本發明所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法中，所述預設的第一頻率 為10Hz ;所述第一加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別對應20%、 50%和30% ;所述第二加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別對應 50%、20%和 30%。
[0012] 在根據本發明所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法中，所述預設的分段頻率 曲線為檢測值X與頻率f的多段曲線，具體包括：
[0013] 空載區間：〇〈x〈A，f = FK，其中A為預設的松繩係數，FK為變頻器的額定頻率；
[0014] 輕載區間：A彡x〈B，f = K*FK，其中B為預設的輕載係數，K為預設的弱磁倍數；
[0015] 重載區間疋彡1〈(：，€=[的-1(撲1；)八(：-8)]*(1-8)+1(撲 1；，其中（：為預設的允許系 數；
[0016] 超重載區間：C < X，f = FK。
[0017] 在根據本發明所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法中，所述預設的松繩係數 A為5%，所述預設的輕載係數B為45%，所述預設的允許係數C為80%，所述預設的弱磁 倍數K為200%。
[0018] 本發明還提供了一種起重機變頻器，包括：加權計算模塊，用於檢測變頻器當前的 輸出轉矩、輸出電流和輸出功率，並計算與各自額定值的參數比值，通過預設的加權係數對 所述參數比值進行加權平均得到檢測值；頻率計算模塊，用於根據預設的分段頻率曲線，獲 取所述檢測值對應的頻率；以及頻率設定模塊，用於將起重機變頻器當前的輸出頻率設定 為所述檢測值對應的頻率。
[0019] 在根據本發明所述的起重機變頻器中，所述加權計算模塊進一步包括：
[0020] 比值計算單元，用於檢測變頻器當前的輸出轉矩、輸出電流和輸出功率，並計算與 各自額定值的參數比值；
[0021] 係數確定單元，用於將變頻器當前的輸出頻率與預設的第一頻率進行比較，小於 則確定所述預設的加權係數為第一加權係數，不小於則確定所述預設的加權係數為第二加 權係數；
[0022] 加權單元，用於採用所述係數確定單元確定的預設的加權係數對比值計算單元計 算的參數比值進行加權平均得到檢測值。
[0023] 在根據本發明所述的起重機變頻器中，所述預設的第一頻率為10Hz ;所述第一加 權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別對應20 %、50 %和30 %;所述第二 加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別對應50^^20%和30%。
[0024] 在根據本發明所述的起重機變頻器中，所述預設的分段頻率曲線為檢測值X與頻 率f的多段曲線，具體包括：
[0025] 空載區間：0〈x〈A，f = FK，其中A為預設的松繩係數，FK為變頻器的額定頻率；
[0026] 輕載區間：A彡x〈B，f = K*FK，其中B為預設的輕載係數，K為預設的弱磁倍數；
[0027] 重載區間：B 彡 x〈C，f = [ (Fk_K*Fk) AC-B) ] * (x-B) +K*FK，其中 C 為預設的允許系 數；
[0028] 超重載區間：C < X，f = FK。
[0029] 在根據本發明所述的起重機變頻器中，所述預設的松繩係數A為5%，所述預設的 輕載係數B為45 %，所述預設的允許係數C為80 %，所述預設的弱磁倍數K為200 %。
[0030] 實施本發明的起重機變頻器及其輸出頻率設定方法，具有以下有益效果：本發明 通過檢測變頻器當前的輸出電流、輸出轉矩和輸出功率三項數據進行加權平均得到最終檢 測值，使得數據更加精確，並通過分段頻率曲線自動計算出變頻器的運行頻率，使其在保障 安全的情況下採用儘量高的頻率運行，提高了工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0032] 圖1為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的輸出頻率設定方法流程圖；
[0033] 圖2為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的輸出頻率設定方法中加權計算 步驟的具體流程圖；
[0034] 圖3為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的輸出頻率設定方法中分段頻率 曲線的示意圖；
[0035] 圖4為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的模塊框圖；
[0036] 圖5為根據本發明優選實施例的起重機變頻器中加權計算模塊的模塊框圖。
【具體實施方式】
[0037] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。
[0038] 請參閱圖1，為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的輸出頻率設定方法流程 圖。如圖1所示，該實施例提供的起重機變頻器的輸出頻率設定方法，包括以下步驟：
[0039] 首先，在步驟S1中，檢測變頻器當前的輸出轉矩T、輸出電流I和輸出功率P，並計 算與各自額定值的參數比值，通過預設的加權係數對這3個參數比值進行加權平均得到檢 測值X。該步驟S1可以先通過以下公式計算各個變量與各自額定值的百分比作為參數比 值：
[0040] 輸出轉矩的參數比值為t%= τ/τκ，其中，τκ為輸出轉矩額定值；
[0041] 輸出電流的參數比值為i%= Ι/Ικ，其中，Ικ為輸出電流額定值；
[0042] 輸出功率的參數比值為Ρ%= Ρ/Ρκ，其中，ΡΚ為輸出功率額定值。
[0043] 該步驟中，變頻器檢測的當前的輸出轉矩的數據也可以直接為與額定轉矩的百分 t匕，因而直接將該百分比作為輸出轉矩的參數比值。本領域基礎技術人員可以根據經驗設 定加權係數，通過加權平均計算檢測值X。在本發明的一個優選實施例中，該預設的加權系 數可以為一個固定的加權係數，如預設的加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參 數比值分別對應20%、50%和30%，檢測值X = t% *20% +i% *50% +P% *30%。在本 發明的另一個優選實施例中，該預設的加權係數也可以優選地與變頻器當前的輸出頻率相 關，如後續圖2的實施例中所述。
[0044] 隨後，在步驟S2中，根據預設的分段頻率曲線，獲取步驟S1得到的檢測值X對應 的頻率f。即將檢測值X帶入分段頻率曲線，求得f的值。
[0045] 在本發明的一個優選實施例中，該分段頻率曲線至少包括空載區間、超重載區間 和中間負載區間。其中空載區間為：〇〈x〈A，f = FK;其中A為預設的松繩係數，FK為變頻器 的額定頻率；空載區間表示當前沒有負載，因此可以採用額定頻率F K避免出現飛車，該區間 也不能輕載高速。超重載區間為：C < X，f = FK ;其中C為預設的允許係數；超重載區間表 示當前負載在可控範圍外，不屬於輕載高速範圍，因此採用額定頻率FK輸出。中間負載區 間為：AS x〈C，表示當前負載在可控範圍內，可以採用高於額定頻率FK的頻率運行。例如， 中間負載區間可以採用固定的頻率如理論最高運行頻率運行，即f = K*FK，其中K為預設的 弱磁倍數。又例如，中間負載區間也可以採用連接（A，K*FK)和（C，F K)的斜率為負數的直 線段，即 f = [ (Fk-K*Fk) Ac-A) ] * (X-A) +K*FK。
[0046] 在本發明的另一個優選實施例中，分段頻率曲線中的中間負載區間還可以進一步 分為輕載區間和重載區間，如後續結合圖3進行的描述。
[0047] 最後，在步驟S3中，將起重機變頻器當前的輸出頻率設定為步驟S2獲得的檢測值 X對應的頻率f,即本次運行的輸出頻率設為f。
[0048] 請結合參閱圖2,為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的輸出頻率設定方法 中加權計算步驟的具體流程圖。該實施例中預設的加權係數與變頻器當前的輸出頻率相 關。如圖2所示，步驟S1中通過以下步驟得到檢測值：
[0049] 在步驟S11中，將變頻器當前的輸出頻率與預設的第一頻率進行比較，小於則確 定預設的加權係數為第一加權係數，不小於則確定預設的加權係數為第二加權係數。在本 發明的優選實施例中，該預設的第一頻率為10Hz。第一加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸 出功率的參數比值分別對應20^^50%和30%。第二加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸 出功率的參數比值分別對應50%、20%和30%。
[0050] 在步驟S12中，採用步驟S11確定的預設的加權係數對參數比值進行加權平均得 到檢測值X。在前述優選實施例中，該步驟等同於：
[0051] 1)當變頻器當前的輸出頻率小於10Hz時，預設的加權係數分別為20150%和 30%，S卩檢測值 X = t% *20% +i% *50% +p% *30% ;
[0052] 2)當變頻器當前的輸出頻率大於等於10Hz時，預設的加權係數分別為50120% 和 30%，即檢測值 X = t% *50% +i% *20% +p% *30%。
[0053] 請參閱圖3,為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的輸出頻率設定方法中分 段頻率曲線的示意圖。如圖3所示，該分段頻率曲線為檢測值X與頻率f的多段曲線。
[0054] 該分段頻率曲線至少包括空載區間、輕載區間、重載區間和超重載區間：
[0055] 1)空載區間：0〈x〈A，f = FK ;其中A為預設的松繩係數，FK為變頻器的額定頻率。 空載區間表示當前沒有負載，因此可以採用額定頻率F K避免出現飛車，該區間也不能輕載 高速。
[0056] 2)輕載區間：A彡x〈B，f = K*FK，其中B為預設的輕載係數，K為預設的弱磁倍數。 輕載區間表示當前負載比較小，可以運行到理論最高運行頻率。
[0057] 3)重載區間：B 彡 x〈C，f = [ (Fk_K*Fk) AC-B) ] * (x-B) +K*FK，其中 C 為預設的允許 係數。重載區間表示當前負載較大，但在可控範圍內，頻率可以在（B，K*FK)和（C，F K)這兩 個坐標點所連接的直線上，為斜率為負的直線段。
[0058] 4)超重載區間：C < X，f = FK ;其中C為預設的允許係數。超重載區間表示當前 負載在可控範圍外，不屬於輕載高速範圍，因此採用額定頻率FK輸出。
[0059] 在一個實施例中，當變頻器當前的輸出頻率大於10Hz的時，設輸出電流額定值Ικ 為50Α，輸出功率額定值PKS20kW;變頻器檢測得到輸出電流I = 10Α，輸出功率P= 10kW， 對應的參數比值i%= 10A/50A = 20%，p%= 10kW/20kW = 50%。變頻器還直接檢測到 輸出轉矩與額定轉矩的百分比為50%，因此輸出轉矩的參數比值t%= 50%。由此獲得檢 測值：
[0060] X = t % *50 % +i % *20 % +p % *30 % = 50 % *50 % +20 % *20 % +50 % *30 % = 44% ；
[0061] 變頻器的功能碼設定為弱磁倍數K = 200% ;松繩係數A = 5%，輕載係數B = 45%;允許係數C = 80%;變頻器的額定頻率FKS 50Hz。按照曲線，這時候檢測值A < x〈B， 位於輕載區間，f = K*FK = 100Hz。因此，本次運行的輸出頻率設為100Hz。
[0062] 請參閱圖4,為根據本發明優選實施例的起重機變頻器的模塊框圖。如圖4所示， 該實施例提供的起重機變頻器100包括：加權計算模塊10、頻率計算模塊20和頻率設定模 塊30。
[0063] 其中，加權計算模塊10用於檢測變頻器當前的輸出轉矩T、輸出電流I和輸出功 率P，並計算與各自額定值的參數比值，通過預設的加權係數對這3個參數比值進行加權平 均得到檢測值X。該加權計算模塊10的原理和過程與前述步驟S1相同。該加權計算模塊 10可以先通過以下公式計算各個變量與各自額定值的百分比作為參數比值：
[0064] 輸出轉矩的參數比值為t%= Τ/Τκ，其中，Τκ為輸出轉矩額定值；
[0065] 輸出電流的參數比值為i%= Ι/Ικ，其中，Ικ為輸出電流額定值；
[0066] 輸出功率的參數比值為ρ%= Ρ/Ρκ，其中，ΡΚ為輸出功率額定值。
[0067] 加權計算模塊10檢測的變頻器當前的輸出轉矩的數據也可以直接為與額定轉矩 的百分比，因而直接將該百分比作為輸出轉矩的參數比值。
[0068] 本領域基礎技術人員可以根據經驗設定加權係數，通過加權平均計算檢測值X。 [0069] 頻率計算模塊20與加權計算模塊10相連，用於根據預設的分段頻率曲線，獲取加 權計算模塊10得到的檢測值X對應的頻率f。該頻率計算模塊20的原理和過程與前述步 驟S2相同。該分段頻率曲線也可以如前述實施例中所述至少包括空載區間、超重載區間和 中間負載區間。同樣優選地，該分段頻率曲線也可以採用如圖3中所述的四段曲線，即空載 區間、輕載區間、重載區間和超重載區間。
[0070] 頻率設定模塊30與頻率計算模塊20相連，用於將起重機變頻器當前的輸出頻率 設定為頻率計算模塊20獲得的檢測值X對應的頻率f，即本次運行的輸出頻率設為f。該 頻率計算模塊20的原理和過程與前述步驟S3相同。
[0071] 請參閱圖5,為根據本發明優選實施例的起重機變頻器中加權計算模塊的模塊框 圖。如圖5所示，該實施例加權計算模塊10包括：比值計算單元11、係數確定單元12和加 權單元13。
[0072] 其中，比值計算單元11，用於檢測變頻器當前的輸出轉矩T、輸出電流I和輸出功 率P，並計算與各自額定值的參數比值。
[0073] 係數確定單元12用於將變頻器當前的輸出頻率與預設的第一頻率進行比較，小 於則確定預設的加權係數為第一加權係數，不小於則確定預設的加權係數為第二加權系 數。該係數確定單元12的原理和過程與前述方法中步驟S11相同。在本發明的優選實施 例中，該預設的第一頻率為10Hz。第一加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比 值分別對應20^^50%和30%。第二加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比 值分別對應50%、20%和30%。
[0074] 加權單元13與比值計算單元11和係數確定單元12相連，用於採用係數確定單元 12確定的預設的加權係數對比值計算單元11計算的參數比值進行加權平均得到檢測值X。 該加權單元13的原理和過程與前述方法中步驟S12相同。在優選實施例中，該加權單元13 執行以下操作 ：
[0075] 1)當變頻器當前的輸出頻率小於10Hz時，預設的加權係數分別為20150%和 30%，S卩檢測值 X = t% *20% +i% *50% +p% *30% ;
[0076] 2)當變頻器當前的輸出頻率大於等於10Hz時，預設的加權係數分別為50%、20% 和 30%，即檢測值 X = t% *50% +i% *20% +p% *30%。
[0077] 在本發明的另一些實施例中，係數確定單元12可以省略，由比值計算單元11計 算參數比值後，加權單元13直接採用固定的加權係數計算檢測值X。如預設的加權係數為 輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別對應20%、50%和30%，檢測值X = t% *20% +i% *50% +p% *30%。
[0078] 綜上所述，本發明能夠通過檢測變頻器當前的輸出電流、輸出轉矩和輸出功率三 項數據進行加權平均得到最終檢測值，使得數據更加精確，並通過分段頻率曲線自動計算 出變頻器的運行頻率，使其在保障安全的情況下採用儘量高的頻率運行，提高了工作效率。 本發明還進一步通過松繩係數、輕載係數和允許係數三個參數將輕載高速曲線分為四個部 分，使得輕載過程更加安全、運行效率更高。
[0079] 應該理解的是，本發明的起重機變頻器與起重機變頻器的輸出頻率設定方法的原 理和實現流程相同，因此對本發明起重機變頻器的實施例的具體描述適用於本發明起重機 變頻器的輸出頻率設定方法，反之亦然。
[0080] 本發明是根據特定實施例進行描述的，但本領域的技術人員應明白在不脫離本發 明範圍時，可進行各種變化和等同替換。此外，為適應本發明技術的特定場合，可對本發明 進行諸多修改而不脫離其保護範圍。因此，本發明並不限於在此公開的特定實施例，而包括 所有落入到權利要求保護範圍的實施例。
【權利要求】
1. 一種起重機變頻器的輸出頻率設定方法，其特徵在於，包括以下步驟： 51、 檢測變頻器當前的輸出轉矩、輸出電流和輸出功率，並計算與各自額定值的參數比 值，通過預設的加權係數對所述參數比值進行加權平均得到檢測值； 52、 根據預設的分段頻率曲線，獲取所述檢測值對應的頻率； 53、 將起重機變頻器當前的輸出頻率設定為所述檢測值對應的頻率。
2. 根據權利要求1所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法，其特徵在於，所述步驟 S1中通過以下步驟得到檢測值： 511、 將變頻器當前的輸出頻率與預設的第一頻率進行比較，小於則確定所述預設的加 權係數為第一加權係數，不小於則確定所述預設的加權係數為第二加權係數； 512、 採用步驟S11確定的預設的加權係數對所述參數比值進行加權平均得到檢測值。
3. 根據權利要求2所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法，其特徵在於，所述預設 的第一頻率為10Hz ;所述第一加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別 對應20%、50%和30%;所述第二加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分 別對應50%、20%和30%。
4. 根據權利要求1所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法，其特徵在於，所述預設 的分段頻率曲線為檢測值X與頻率f的多段曲線，具體包括： 空載區間：〇〈x〈A，f = FK，其中A為預設的松繩係數，FK為變頻器的額定頻率； 輕載區間：A彡x〈B，f = K*FK，其中B為預設的輕載係數，K為預設的弱磁倍數； 重載區間疋彡眾(：，€=[$1；-1(撲1；)八(：-8)]*〇^)+1(撲1；，其中（：為預設的允許係數 ； 超重載區間：C彡X，f = FK。
5. 根據權利要求4所述的起重機變頻器的輸出頻率設定方法，其特徵在於，所述預設 的松繩係數A為5 %，所述預設的輕載係數B為45 %，所述預設的允許係數C為80 %，所述 預設的弱磁倍數K為200%。
6. -種起重機變頻器，其特徵在於，包括： 加權計算模塊，用於檢測變頻器當前的輸出轉矩、輸出電流和輸出功率，並計算與各自 額定值的參數比值，通過預設的加權係數對所述參數比值進行加權平均得到檢測值； 頻率計算模塊，用於根據預設的分段頻率曲線，獲取所述檢測值對應的頻率； 頻率設定模塊，用於將起重機變頻器當前的輸出頻率設定為所述檢測值對應的頻率。
7. 根據權利要求5所述的起重機變頻器，其特徵在於，所述加權計算模塊進一步包括： 比值計算單元，用於檢測變頻器當前的輸出轉矩、輸出電流和輸出功率，並計算與各自 額定值的參數比值； 係數確定單元，用於將變頻器當前的輸出頻率與預設的第一頻率進行比較，小於則確 定所述預設的加權係數為第一加權係數，不小於則確定所述預設的加權係數為第二加權系 數； 加權單元，用於採用所述係數確定單元確定的預設的加權係數對比值計算單元計算的 參數比值進行加權平均得到檢測值。
8. 根據權利要求6所述的起重機變頻器，其特徵在於，所述預設的第一頻率為10Hz ;所 述第一加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別對應20^^50%和30%; 所述第二加權係數為輸出轉矩、輸出電流和輸出功率的參數比值分別對應50 %、20 %和 30%。
9. 根據權利要求6所述的起重機變頻器，其特徵在於，所述預設的分段頻率曲線為檢 測值X與頻率f的多段曲線，具體包括： 空載區間：〇〈x〈A，f = FK，其中A為預設的松繩係數，FK為變頻器的額定頻率； 輕載區間：A彡x〈B，f = K*FK，其中B為預設的輕載係數，K為預設的弱磁倍數； 重載區間疋彡眾(：，€=[$1；-1(撲1；)八(：-8)]*〇^)+1(撲1；，其中（：為預設的允許係數 ； 超重載區間：C彡X，f = FK。
10. 根據權利要求9所述的起重機變頻器，其特徵在於，所述預設的松繩係數A為5 %， 所述預設的輕載係數B為45%，所述預設的允許係數C為80%，所述預設的弱磁倍數K為 200%。
【文檔編號】B66C13/22GK104085792SQ201410295017
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】殷傑, 邱志紅 申請人:蘇州匯川技術有限公司