專利名稱：施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種建筑機(jī)械，具體涉及一種施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)。
技術(shù)背景 施工升降機(jī)是建筑工地的大型作業(yè)設(shè)備，其主要作用是在高樓建設(shè)中垂直輸送建 筑工人和小型物料，隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，高層建筑越來越多，原有每分鐘30多米運(yùn)行 速度的施工升降機(jī)已經(jīng)嚴(yán)重影響了施工效率，由于樓層越高，作業(yè)工人也越多，要運(yùn)送完所 有工人的時(shí)間就更長，同時(shí)，建筑施工單位對(duì)施工升降機(jī)的運(yùn)行舒適性也要求越來越高，所 以如何提高施工升降機(jī)的運(yùn)行速度和運(yùn)行舒適性是各國升降機(jī)制造商都在大力投入研發(fā) 的技術(shù)，要滿足以上要求，必須要做到施工升降機(jī)的運(yùn)行速度可調(diào)，也就是要研發(fā)適合施工 升降機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，近10年來，國內(nèi)外的施工升降機(jī)制造商做了大量的研究工作，也推出 了幾種不同的調(diào)速方式，如液壓調(diào)速系統(tǒng)、多速電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、繞線電機(jī)電阻調(diào)速系統(tǒng)以及 變頻調(diào)速系統(tǒng)等，然而應(yīng)用最廣泛和性能最好的要首推變頻調(diào)速系統(tǒng)，逐漸地，隨著變頻技 術(shù)的不斷發(fā)展，不斷地被人們認(rèn)識(shí)，它以絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)超越了其他的任何調(diào)速方案，其優(yōu)點(diǎn)數(shù) 不勝數(shù)，如零速抱閘對(duì)制動(dòng)器無磨損；任意低的就位速度可用于精確平層；速度的平滑過 渡提高了運(yùn)行舒適性；極低的起動(dòng)電流，減輕了用戶電網(wǎng)擴(kuò)容的負(fù)擔(dān)；幾乎任意寬的調(diào)速 范圍，提高了設(shè)備的工作效率；節(jié)能的調(diào)速方式，減少了系統(tǒng)運(yùn)行能耗。所以國外著名的施 工升降機(jī)制造商ALIMARK公司和PEGA公司等推出的最新的施工升降機(jī)也是采用變頻調(diào)速 系統(tǒng)的。同時(shí)我們認(rèn)為，隨著變頻器價(jià)格的不斷降低；可靠性不斷提高，變頻技術(shù)一定能在 我國的建筑機(jī)械上得到廣泛應(yīng)用。這將對(duì)中高速施工升降機(jī)的安全運(yùn)行和減少運(yùn)行能耗都 有重要的意義。 我國的施工升降機(jī)生產(chǎn)企業(yè)也幾乎與國外同步開發(fā)了施工升降機(jī)的變頻調(diào)速系
統(tǒng)，通過盡io來年的使用，得到了廣大的升降機(jī)用戶肯定，幾乎現(xiàn)在所有的中高速升降機(jī)
都采用的是變頻調(diào)速系統(tǒng)。 然而，現(xiàn)在所采用的變頻調(diào)速系統(tǒng)都是整體式的，全部的電氣控制裝置都安裝在 吊籠上，由于吊籠的結(jié)構(gòu)限制，整體式變頻調(diào)速系統(tǒng)帶來了安裝的不方便問題，還增加了吊 籠重量，加大了維修難度。
發(fā)明內(nèi)容 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種 施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)，盡量減少裝配在吊籠上的系統(tǒng)重量，減少動(dòng)力電纜成本，提 高系統(tǒng)的可維護(hù)性。 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這種施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)包括整流單 元、回饋能量釋放單元、直流母線、控制回路電源變換單元、逆變單元和控制回路，整個(gè)系統(tǒng) 由裝在地面部分和裝在吊籠上部分組成，地面部分有整流單元，吊籠上的部分有控制回路 電源變換單元、逆變單元和控制回路，兩部分由直流母線進(jìn)行電氣連接，回饋能量釋放單元連接到直流母線上，且回饋能量釋放單元可裝在地面也可安裝在吊籠上；逆變單元驅(qū)動(dòng)交
流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，逆變單元由控制回路控制，控制回路的工作電源由控制回路電源變換單元
提供，回饋能量釋放單元和控制回路電源變換單元都與直流母線相連接。 上述技術(shù)方案中，雙吊籠的施工升降機(jī)，其兩個(gè)吊籠的直流母線并聯(lián)到地面的一
個(gè)整流單元上，由一個(gè)整流單元提供兩個(gè)吊籠的電源。 上述技術(shù)方案中，雙吊籠的施工升降機(jī)，兩直流母線都同時(shí)并聯(lián)到一個(gè)整流單元時(shí)，在地面安裝一個(gè)回饋能量釋放單元，由一個(gè)回饋能量釋放單元來釋放兩個(gè)吊籠上電動(dòng)機(jī)的回饋能量，或者在每臺(tái)吊籠上分別安裝一個(gè)回饋能量釋放單元。 上述技術(shù)方案中，回饋能量釋放單元把電動(dòng)機(jī)的回饋能量以發(fā)熱的方式消耗掉，
或者采用逆變的方式把電動(dòng)機(jī)的回饋能量回送到電網(wǎng)上。 上述技術(shù)方案中，直流母線采用電纜或滑接線。 本實(shí)用新型的工作過程是這樣的工地的380V交流電源經(jīng)總開關(guān)后，就連接到裝在地面的整流單元，經(jīng)整流單元出來的是直流電源，該直流電源經(jīng)直流母線直接輸送到吊籠，直流電在吊籠上一方面經(jīng)控制回路電源變換單元轉(zhuǎn)換成多種控制回路、電機(jī)制動(dòng)器及其它如照明等用電器需要的工作電源，另一方面就連接到逆變單元，逆變單元的作用主要是把把直流電源逆變成交流電源并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，逆變單元輸出交流電源的電壓和頻率由控制回路給出的指令決定，逆變單元的輸出端連接到施工升降機(jī)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)可以是兩臺(tái)也可以是多臺(tái)，電動(dòng)機(jī)的三相輸入電源都并聯(lián)到逆變單元的輸出上。當(dāng)各個(gè)門限位、超載限位等其它限位都處于吊籠可運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，且總電源開關(guān)也處于接通狀態(tài)，并且系統(tǒng)也有正常的380V交流市電接入，那么，此時(shí)直流母線上就應(yīng)該有400多伏的直流電源，該電源送到吊籠上后，經(jīng)控制回路電源變換單元就可對(duì)控制回路、電機(jī)制動(dòng)器及其它如照明等用電器需要的工作電源正常供電，此時(shí)，控制回路、電機(jī)制動(dòng)器等其它用電裝置都處于運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)，與此同時(shí)，直流母線中的400多伏直流電源也供到了逆變單元，逆變單元也處于正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)中。 當(dāng)需要吊籠上升時(shí)，操作者會(huì)操作控制回路中的向上操作器件發(fā)出上升的工作指令，控制回路將根據(jù)該指令向逆變器給出向上運(yùn)行對(duì)應(yīng)的速度檔位，逆變單元收到向上檔運(yùn)行指令后，將啟動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電的逆變過程，輸出三相交流電的電壓和頻率的大小將根據(jù)原先設(shè)定好的檔位對(duì)應(yīng)的輸出頻率和電壓值來確定，同時(shí)逆變單元還提供一個(gè)正常打開電機(jī)制動(dòng)器的控制信號(hào)，控制回路將根據(jù)該信號(hào)把電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器打開，吊籠電動(dòng)機(jī)此時(shí)將根據(jù)逆變單元輸出的三相交流相應(yīng)的速度和對(duì)應(yīng)的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，并拖動(dòng)吊籠向上運(yùn)行。改變運(yùn)行速度檔位，實(shí)際上就是經(jīng)控制回路改變逆變單元的輸出電壓和頻率達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變吊籠的運(yùn)行速度。此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，施工升降機(jī)運(yùn)行所需要的能量由市電提供。 當(dāng)需要吊籠下降時(shí)，操作者會(huì)操作控制回路中的向下操作器件發(fā)出下降的工作指令，控制回路將根據(jù)該指令向逆變器給出向下運(yùn)行對(duì)應(yīng)的速度檔位，逆變單元收到向下運(yùn)行指令后，將啟動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電的逆變過程，輸出三相交流電的電壓和頻率的大小將根據(jù)原先設(shè)定好的檔位對(duì)應(yīng)的輸出頻率和電壓值來確定，同時(shí)逆變單元還提供一個(gè)正常打開電機(jī)制動(dòng)器的控制信號(hào)，控制回路將根據(jù)該信號(hào)把電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器打開，吊籠電動(dòng)機(jī)此時(shí)將根據(jù)逆變單元輸出的三相交流相應(yīng)的速度和對(duì)應(yīng)的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，并拖動(dòng)吊籠向下運(yùn)行。改變運(yùn)行速度檔位，實(shí)際上就是經(jīng)控制回路改變逆變單元的輸出電壓和頻率達(dá)到改變 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變吊籠的運(yùn)行速度。此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài)。 吊籠下行時(shí)，在電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài)中，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能經(jīng) 逆變單元向直流母線供電，將升高直流母線的電壓，當(dāng)直流母線電壓高到設(shè)定的某一值時(shí)， 回饋能量釋放單元就將從直流母線上吸收能量，回饋能量釋放單元分為兩種工作原理，其 一為受控的斬波開關(guān)連接一套發(fā)熱元件如電阻器等，當(dāng)電壓高到一定值后，斬波開關(guān)開始 工作，經(jīng)發(fā)熱元件如電阻器等把能量消耗掉，改變斬波開關(guān)的占空比，就可改變消耗能量的 大小，當(dāng)電壓越高，消耗的能量也越大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)出的能量和消耗的能量達(dá)到平衡后，電 動(dòng)機(jī)就能達(dá)到勻速運(yùn)行，吊籠也就能就按預(yù)先設(shè)定的速度勻速下降。另一種方式為逆變回 饋能量方式，這種回饋能量釋放單元從直流母線上吸收能量，通過直流變?nèi)嘟涣鞯姆绞?把電動(dòng)機(jī)發(fā)出的能量回饋到供電電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)發(fā)電量越大，回饋給電網(wǎng)的能量也就越大，從 而使電動(dòng)機(jī)發(fā)出的能量和回饋到電網(wǎng)的能量達(dá)到平衡，電動(dòng)機(jī)也能達(dá)到勻速運(yùn)行，吊籠也 就能就按預(yù)先設(shè)定的速度勻速下降?；仞伳芰酷尫艈卧砂惭b在地面也可安裝在吊籠上。 本實(shí)用新型主要解決了如下問題 —、與現(xiàn)在采用的施工升降機(jī)變頻系統(tǒng)相比較，該實(shí)用新型可以降低吊籠的整體 重量，提高了升降機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)在的施工升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的所有單元部件全 部都安裝在吊籠上，三相市電直接連到吊籠上面，所以，控制系統(tǒng)的全部重量都加在了吊籠 上，減少了實(shí)際載重能力。 二、減少了電纜的成本和重量，進(jìn)一步提高了吊籠的載重能力?，F(xiàn)行系統(tǒng)采用的全 部是5芯電纜，本實(shí)用新型中采用的電纜可以是兩芯電纜，即使為了系統(tǒng)安全性，也只需三 芯電纜線，這樣就大大節(jié)約了電纜成本和電纜的重量，因?yàn)殡娎|在運(yùn)行中是由吊籠拽著的， 減少電纜重量實(shí)際就是增加了吊籠的載重能力。 三、增加系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。由于原來的整體式變頻調(diào)速 系統(tǒng)所有的部件都得隨吊籠運(yùn)行，由于震動(dòng)帶來的設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生，而改成分離式的系 統(tǒng)后，至少有部分部件裝在地面上，其故障率將大幅度下降，即使出故障后，由于在地面操 作，所有維修難度少了許多。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖 圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施電路圖 附圖標(biāo)注說明 1——整流單元 2— 3——逆變單元 4— 5——電機(jī)制動(dòng)器 6— 7——控制回路電源變換單元8—
-回饋能』 -電動(dòng)機(jī) -控制回路 -直流母線
t釋放單元
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型包含有整流單元1、回饋能量釋放單元2、直流母線8、控制 回路電源變換單元7、逆變單元3和控制回路6等部分構(gòu)成。整流單元1固定在地面而不
5隨吊籠運(yùn)動(dòng)，其作用是把工頻市電轉(zhuǎn)換成直流電源經(jīng)長距離的直流母線8把電能輸送到吊籠上，裝在吊籠上的控制回路電源變換單元7把直流母線8送來的直流電變換成控制回路6需要的電源類型和等級(jí)，以便使控制系統(tǒng)能正常地控制逆變單元3和其它執(zhí)行元件，達(dá)到控制電機(jī)4運(yùn)行的目的；回饋能量釋放單元2主要作用是釋放當(dāng)電動(dòng)機(jī)4處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)發(fā)出的能量，釋放該能量的方式或發(fā)熱消耗掉或逆變送回電網(wǎng)，回饋能量釋放單元2可以安裝在吊籠上也可以固定在地面。 本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例為圖2，市電三相電源經(jīng)開關(guān)KK、接觸器匪連接到整流單元1上，整流單元選VAC0N公司的NFE型前端單元，整流單元1的直流輸出母線8 (Ml/M2)連接到吊籠上，回饋能量釋放單元2選用VAC0N公司的BCU型制動(dòng)斬波單元，該單元接有與系統(tǒng)功率匹配的無感放電電阻R， BCU和電阻R可接在地面，也可安裝在吊籠上。直流母線8的另一端連接到吊籠上的斷路器FK上，斷路器FK的輸出連接到兩個(gè)部件，其一是控制回路電源變換單元7 (D/C)，其二為主接觸器KM上。主接觸器KM的輸出與逆變單元3相連，逆變器3選用VAC0N公司的INU型逆變單元，逆變單元3輸出與電動(dòng)機(jī)4相連，逆變單元3輸出一準(zhǔn)備好信號(hào)K-INT給控制回路6，同時(shí)也接收控制回路6送來的方向和速度信號(hào)。直流電經(jīng)控制回路電源變換單元7(D/C)變換成交流電后，一方面給控制回路6供電，還要給超載單元(HC-B型-長沙海川公司生產(chǎn))供電，同時(shí)經(jīng)整流回路(C/D)連接到制動(dòng)器5的控制接觸器KMB上。控制回路6由接觸器KM、UP、DW、S1、S2、KMB、操作開關(guān)、各種限位開關(guān)和長沙市海川機(jī)電技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的超載保護(hù)器HC-B組成。[0028] 本實(shí)用新型是這樣完成對(duì)升降機(jī)的傳動(dòng)控制的當(dāng)市電開關(guān)KK合上后，如果底籠門都處于關(guān)閉狀態(tài)，那么限位開關(guān)DL閉合，接觸器匪得電，整流單元1得電，直流母線8將把直流電送到吊籠上，如果此時(shí)閉合籠內(nèi)開關(guān)FK，經(jīng)過控制回路電源變換單元7(D/C)的變換，控制回路6將得電。同時(shí)經(jīng)整流器件(C/D)，接觸器KMB的輸入有電。[0029] 此時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕ST，如果系統(tǒng)未超載且各限位開關(guān)都處于閉合狀態(tài)，主接觸器KM閉合，逆變單元3得電，KM的輔助觸頭閉鎖啟動(dòng)開關(guān)ST，使系統(tǒng)維持以上狀態(tài)。[0030] 升降機(jī)上升過程按下上升開關(guān)UP，如果上限位US未動(dòng)作，上升接觸器UP閉合，使一檔接觸器Sl閉合，逆變單元3的兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)UP、 Sl閉合，逆變單元3輸出低頻的三相交流電給電動(dòng)機(jī)4，當(dāng)逆變單元3檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)4產(chǎn)生了足夠的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩后，使K-INT觸電閉合，同時(shí)制動(dòng)器接觸器KMB閉合，電機(jī)制動(dòng)器5得電打開，電動(dòng)機(jī)4將以預(yù)先設(shè)定好的速度帶動(dòng)吊籠向上運(yùn)行。 升降機(jī)下降過程按下下降開關(guān)DW，如果下限位DS未動(dòng)作；上升接觸器UP未動(dòng)作，那么下降接觸器DW閉合，同時(shí)使Sl閉合，逆變單元3的兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)DW、 Sl閉合，逆變單元3輸出低頻的、與上升相反相序的三相交流電給電動(dòng)機(jī)4，當(dāng)逆變單元3檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)4產(chǎn)生了足夠的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩后，使K-INT觸電閉合，同時(shí)制動(dòng)器接觸器KMB閉合，電機(jī)制動(dòng)器5得電打開，電動(dòng)機(jī)4將以預(yù)先設(shè)定好的速度帶動(dòng)吊籠向下運(yùn)行，由于向下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)4是出于發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)4會(huì)通過逆變單元3向直流母線8饋電，使得直流母線8電壓抬高，當(dāng)該電壓高到一定值后(可設(shè)定)，回饋能量釋放單元2 (圖中BR1)工作，電動(dòng)機(jī)4發(fā)出的電能即可通過連接到回饋能量釋放單元2(圖中BR1)上的電阻R以發(fā)熱的方式釋放掉，當(dāng)消耗的能量與電動(dòng)機(jī)4發(fā)出的能量平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)4就會(huì)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，也即升降機(jī)吊籠也會(huì)勻速下降。
權(quán)利要求一種施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于包括整流單元、回饋能量釋放單元、直流母線、控制回路電源變換單元、逆變單元和控制回路，整個(gè)系統(tǒng)由裝在地面部分和裝在吊籠上部分組成，地面部分有整流單元，吊籠上的部分有控制回路電源變換單元、逆變單元和控制回路，兩部分由直流母線進(jìn)行電氣連接，回饋能量釋放單元連接到直流母線上，且回饋能量釋放單元可裝在地面也可安裝在吊籠上；逆變單元驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，逆變單元由控制回路控制，控制回路的工作電源由控制回路電源變換單元提供，回饋能量釋放單元和控制回路電源變換單元都與直流母線相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于由一個(gè)整流單元提供兩個(gè)吊籠的電源，兩個(gè)吊籠的直流母線并聯(lián)到地面的一個(gè)整流單元上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于兩直流母線都同時(shí)并聯(lián)到一個(gè)整流單元時(shí)，在地面安裝一個(gè)回饋能量釋放單元，由一個(gè)回饋能量釋放單元來釋放兩個(gè)吊籠上電動(dòng)機(jī)的回饋能量，或者在每臺(tái)吊籠上分別安裝一個(gè)回饋能量釋放單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于回饋能量釋放單元把電動(dòng)機(jī)的回饋能量以發(fā)熱的方式消耗掉，或者采用逆變的方式把電動(dòng)機(jī)的回饋能量回送到電網(wǎng)上。
專利摘要一種施工升降機(jī)分體變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括整流單元、回饋能量釋放單元、直流母線、控制回路電源變換單元、逆變單元和控制回路，系統(tǒng)由裝在地面部分和裝在吊籠部分組成，地面部分有整流單元，吊籠上的部分有控制回路電源變換單元、逆變單元和控制回路，兩部分由直流母線進(jìn)行電氣連接，回饋能量釋放單元連接到直流母線上，逆變單元驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，逆變單元由控制回路控制，控制回路的工作電源由控制回路電源變換單元提供，控制回路電源變換單元與直流母線相連接。本實(shí)用新型減少了裝配在吊籠上的系統(tǒng)重量，減少了動(dòng)力電纜成本，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
文檔編號(hào)H02P27/06GK201550078SQ20092006602
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者李建 申請(qǐng)人:長沙市海川機(jī)電技術(shù)開發(fā)有限公司