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[摘 要]本文首先介绍了变频器在港口起重机械中的应用特点，然后详细分析了变频器的机理及其对其它电气设备的不同影响，从而提高起重机电控系统安全可靠性。以下就自己的观点进行了详细的探讨。
[关键词]起重机；变频器；电气设备；可靠性；
中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0125-01
一、前言
作为港口设备的重要组成部分，变频器的应用得到了广泛的推广。研究港口设备中变频器的应用问题，能够更好地提升其实际应用效果，进而保证港口设备的良好运转。本文从介绍变频器在港口起重机械中的应用特点着手本课题研究。
二、变频器在港口起重机械中的应用特点分析
目前港口的大型装卸设备均釆用了变频调速方式，以改善装卸设备的电气特性。在装卸设备中的主要电气部分包括交直交变频调速器和直流调速器，在大功率设备中，如港口门机、卸船机、两用机、桥吊等，都普遍应用了变频器。交直交变频器由于其优越的调速性能及制动性能，受到越来越广泛的应用。
但对于装卸设备的起升、开闭等电机，在工作过程中频繁地在用电和发电两种状态之间转换，对于普通的变频器，当电机处于发电状态时，产生的再生制动能量传输到变频装置直流侧的滤波电容器上会产生泉升电压，威胁变频器的安全运行，所以必须要将电容器上的再生制动能量转移，目前主要有两种处理方法：采用制动电阻将能量消耗掉；使用能量反馈单元将再生制动能量直接回馈至电网。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自世纪年代变频器问世，经过几十年的发展，变频器技术已经逐渐成熟完善。中国是能耗大国，变频技术的发展可以实现节能和提高产品的质量，因此我国在变频器技术方面应积极开展如下工作：应用变频技术来改造传统的产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益；大力发展变频技术，把我国变频技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济重点工程和市场的需求。
三、变频调速对港口起重机械的影响问题
在港口起重机械调速方法中，变频调速的调速范围大，平滑高，变频时同时改变定子外加电压，可实现恒功率或恒转矩调速以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，調速的效率和功率因数高，是异步电动机调速方法中最有发展前途的一种。其缺点是必须有专用的变频电源（单机配备变频器），在恒转矩调速时，低速段电动机的过载倍数大为降低，甚至不能带动负载。交流电动机的变频调速系统具有调速范围宽，调速精度高等特点，并对起重机械的运行状态几乎没有影响。变频调速采用磁通矢量控制技术或大转矩提升技术，可解决港口起重机起动转矩大、低速时大力矩输出及负载变化巨烈的问题；加减速时间的设定，可解决港口起重机起制动的频繁冲击，使起重机的速度变化连续，运行平稳；利用频率到达信号或频率检测信号控制制动器开闭，只有在电机的输出转矩大于负载转矩时，制动才打开，解决了溜钩问题，利用电源回馈技术把电机在第四象限运行的再生能量变换成50Hz的交流电回馈电网，保护变频器不被击穿；主控制回路分开并可靠接地，避免强电对变频器弱信号的干挠。可使港口起重机械设备连续在大负载的状态下工作，节能效果也十分显著。
四、变频器常见故障分析研究
1.变频器充电起动电路故障问题
通用的变频器一般为电压型变频器，均采用交—直—交工作方式，即是输入为交流电源，交流电压三相桥式整流后变为直流电压，然后直流电压经三相桥式逆变电路转换为调压调频的三相交流电输出到工作负载。当变频器初始工作状态时，由于直流侧的平波电容启动容量瞬间增大（瞬间充电电流增大）通常在电路中采用一个起动电阻来限制充电电流，当瞬间充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路，起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障。事实上，当变频器的交流输入电源频繁时，或者旁路接触器的触点接触不良时，以及旁路晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻烧坏。如遇此情况，可以采用同规格的电阻换之，同时必须找出引出电阻烧坏的原因。如果故障是由输入侧电源频率开合引起的，必须消除这种现象才能将变频器投入使用；如果故障是由旁路继电器触点或旁路晶闸管引起，则必须更换这些器件。
2.变频器无故障显示，但又不能高速运行
有个别现象显示变频器状态正常，但实际情况是，不能调到高速运行状态，检查各项指标显示变频器无故障、相关参数设置正确、调速输入信号正常，运行时测试出现变频器直流母线电压偏低，输入端检测缺相，故障原因多是输入侧空气开关接触不良或瞬间过热而过流保护，实际工作中变频器缺一相输入，是可以工作的，多数变频器的母线电压下限为400V，即是当直流母线电压降至400V以下时，变频器才报告直流母线低电压故障。
3.变频器显示过流
变频器显示过流是常见问题，出现这种故障显示时，首先检查加速时间参数是否太短，力矩提升参数是否太大，然后检查负载是否太重。如果无这些现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点，复位后运行，看是否出现过流现象，如果出现的话，很可能是1PM模块出现故障，因为1PM模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能，而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封锁脉冲输出，另一方面将故障信息显示在面板上，一般更换1PM模块。
五、港口设备变频器用电特性评价技术应用分析研究
1.电解电容器的ESR
在变频器中，所有的纹波电流流过电解电容器，这个纹波电流在电解电容器的ESR产生功耗并变成焦耳热。以30kW变频器为例，并联在直流母线上的电解电容器总的ESR约为60-90，纹波电流超过80—90A，在两并两串的电解电容器上将产生40--70W的功耗每个电解电容器所产生的损耗约为10-20W。对于散热性能很差的电解电容器，这将产生比较高的温升，进一步缩短了电解电容器的寿命。
2.电解电容器的阻抗一频率特性
电解电容器的阻抗一频率特性的高频段主要表现电解电容器的感抗。关于电解电容器的寄生电感，很多电解电容器生产厂商没有给出这个参数。但是，在实际应用中电解电容器的寄生电感将直接影响逆变器的性能。如两只串联的电解电容器的寄生电感为200nH，在电流变化率为500A时，将在直流母线上产生100V的感生电势，将增加逆变器的开关损耗和电磁干扰。
3.节电运行分析方法
电量功率因数的计算方法：用有功电量和无功电量求得视在电量，再用有功电量除以视在电量得到电量功率因数，求取无功电量时倒送无功电量正计。用电发电时长的计算方法：求取有功功率或有功电量大于的时间总和作为用电时长，求取有功功率或有功电量小于的时间总和作为发电时长。最大有功功率取分析时段内有功功率趋势的最大值；平均有功功率取分析时段内有功功率趋势的平均值最大无功功率取分析时段内无功功率趋势的最大值；平均无功功率取分析时段内无功功率趋势的平均值。
六、结束语
通过对港口设备中变频器应用问题的相关研究，我们可以发现，变频器的多项技术特点是完全可以充分利用的，有关人员应该密切联系港口设备的有关实际情况，在分析变频器优势的同时，研究制定最为切合实际的应用对策。
参考文献
[1] 康富生.变频器的组成与常见故障及维修对策[J].科技创新导报.2010（26）：99-100.
[2] 李顺.变频器在纺织机械中的应用[J].科技创新导报.2010（07）：64-66.
[关键词]起重机；变频器；电气设备；可靠性；
中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0125-01
一、前言
作为港口设备的重要组成部分，变频器的应用得到了广泛的推广。研究港口设备中变频器的应用问题，能够更好地提升其实际应用效果，进而保证港口设备的良好运转。本文从介绍变频器在港口起重机械中的应用特点着手本课题研究。
二、变频器在港口起重机械中的应用特点分析
目前港口的大型装卸设备均釆用了变频调速方式，以改善装卸设备的电气特性。在装卸设备中的主要电气部分包括交直交变频调速器和直流调速器，在大功率设备中，如港口门机、卸船机、两用机、桥吊等，都普遍应用了变频器。交直交变频器由于其优越的调速性能及制动性能，受到越来越广泛的应用。
但对于装卸设备的起升、开闭等电机，在工作过程中频繁地在用电和发电两种状态之间转换，对于普通的变频器，当电机处于发电状态时，产生的再生制动能量传输到变频装置直流侧的滤波电容器上会产生泉升电压，威胁变频器的安全运行，所以必须要将电容器上的再生制动能量转移，目前主要有两种处理方法：采用制动电阻将能量消耗掉；使用能量反馈单元将再生制动能量直接回馈至电网。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自世纪年代变频器问世，经过几十年的发展，变频器技术已经逐渐成熟完善。中国是能耗大国，变频技术的发展可以实现节能和提高产品的质量，因此我国在变频器技术方面应积极开展如下工作：应用变频技术来改造传统的产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益；大力发展变频技术，把我国变频技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济重点工程和市场的需求。
三、变频调速对港口起重机械的影响问题
在港口起重机械调速方法中，变频调速的调速范围大，平滑高，变频时同时改变定子外加电压，可实现恒功率或恒转矩调速以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，調速的效率和功率因数高，是异步电动机调速方法中最有发展前途的一种。其缺点是必须有专用的变频电源（单机配备变频器），在恒转矩调速时，低速段电动机的过载倍数大为降低，甚至不能带动负载。交流电动机的变频调速系统具有调速范围宽，调速精度高等特点，并对起重机械的运行状态几乎没有影响。变频调速采用磁通矢量控制技术或大转矩提升技术，可解决港口起重机起动转矩大、低速时大力矩输出及负载变化巨烈的问题；加减速时间的设定，可解决港口起重机起制动的频繁冲击，使起重机的速度变化连续，运行平稳；利用频率到达信号或频率检测信号控制制动器开闭，只有在电机的输出转矩大于负载转矩时，制动才打开，解决了溜钩问题，利用电源回馈技术把电机在第四象限运行的再生能量变换成50Hz的交流电回馈电网，保护变频器不被击穿；主控制回路分开并可靠接地，避免强电对变频器弱信号的干挠。可使港口起重机械设备连续在大负载的状态下工作，节能效果也十分显著。
四、变频器常见故障分析研究
1.变频器充电起动电路故障问题
通用的变频器一般为电压型变频器，均采用交—直—交工作方式，即是输入为交流电源，交流电压三相桥式整流后变为直流电压，然后直流电压经三相桥式逆变电路转换为调压调频的三相交流电输出到工作负载。当变频器初始工作状态时，由于直流侧的平波电容启动容量瞬间增大（瞬间充电电流增大）通常在电路中采用一个起动电阻来限制充电电流，当瞬间充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路，起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障。事实上，当变频器的交流输入电源频繁时，或者旁路接触器的触点接触不良时，以及旁路晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻烧坏。如遇此情况，可以采用同规格的电阻换之，同时必须找出引出电阻烧坏的原因。如果故障是由输入侧电源频率开合引起的，必须消除这种现象才能将变频器投入使用；如果故障是由旁路继电器触点或旁路晶闸管引起，则必须更换这些器件。
2.变频器无故障显示，但又不能高速运行
有个别现象显示变频器状态正常，但实际情况是，不能调到高速运行状态，检查各项指标显示变频器无故障、相关参数设置正确、调速输入信号正常，运行时测试出现变频器直流母线电压偏低，输入端检测缺相，故障原因多是输入侧空气开关接触不良或瞬间过热而过流保护，实际工作中变频器缺一相输入，是可以工作的，多数变频器的母线电压下限为400V，即是当直流母线电压降至400V以下时，变频器才报告直流母线低电压故障。
3.变频器显示过流
变频器显示过流是常见问题，出现这种故障显示时，首先检查加速时间参数是否太短，力矩提升参数是否太大，然后检查负载是否太重。如果无这些现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点，复位后运行，看是否出现过流现象，如果出现的话，很可能是1PM模块出现故障，因为1PM模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能，而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封锁脉冲输出，另一方面将故障信息显示在面板上，一般更换1PM模块。
五、港口设备变频器用电特性评价技术应用分析研究
1.电解电容器的ESR
在变频器中，所有的纹波电流流过电解电容器，这个纹波电流在电解电容器的ESR产生功耗并变成焦耳热。以30kW变频器为例，并联在直流母线上的电解电容器总的ESR约为60-90，纹波电流超过80—90A，在两并两串的电解电容器上将产生40--70W的功耗每个电解电容器所产生的损耗约为10-20W。对于散热性能很差的电解电容器，这将产生比较高的温升，进一步缩短了电解电容器的寿命。
2.电解电容器的阻抗一频率特性
电解电容器的阻抗一频率特性的高频段主要表现电解电容器的感抗。关于电解电容器的寄生电感，很多电解电容器生产厂商没有给出这个参数。但是，在实际应用中电解电容器的寄生电感将直接影响逆变器的性能。如两只串联的电解电容器的寄生电感为200nH，在电流变化率为500A时，将在直流母线上产生100V的感生电势，将增加逆变器的开关损耗和电磁干扰。
3.节电运行分析方法
电量功率因数的计算方法：用有功电量和无功电量求得视在电量，再用有功电量除以视在电量得到电量功率因数，求取无功电量时倒送无功电量正计。用电发电时长的计算方法：求取有功功率或有功电量大于的时间总和作为用电时长，求取有功功率或有功电量小于的时间总和作为发电时长。最大有功功率取分析时段内有功功率趋势的最大值；平均有功功率取分析时段内有功功率趋势的平均值最大无功功率取分析时段内无功功率趋势的最大值；平均无功功率取分析时段内无功功率趋势的平均值。
六、结束语
通过对港口设备中变频器应用问题的相关研究，我们可以发现，变频器的多项技术特点是完全可以充分利用的，有关人员应该密切联系港口设备的有关实际情况，在分析变频器优势的同时，研究制定最为切合实际的应用对策。
参考文献
[1] 康富生.变频器的组成与常见故障及维修对策[J].科技创新导报.2010（26）：99-100.
[2] 李顺.变频器在纺织机械中的应用[J].科技创新导报.2010（07）：64-66.