变频器在出入库设备中的应用

王甫 殷树清

摘 要：智能化粮库理念是我国在基于现代科学技术的发展下产生的。随着互联网技术、数据整合处理技术的快速发展，加之大数据时代的数据标准化和集中化的发展，为现如今智能化粮库建设提供了良好的基础保障，对于智能化粮库而言，其能够有效地提升我国的仓储管理水平，在国内外都备受关注。本文就针对智能化粮库应用现状进行分析。

关键词：变频器 粮机设备 仓储

中图分类号：TD639 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0121-02

1 出入库设备使用现状

目前，全国粮食出入库设备中，由于出入库设备更新换代较快，入库区条线设备参差不齐，每小时入粮速度在60t/h至100t/h之间，速度差异较大。主要表现在垂直补仓机、装仓机、清理筛价格较高，更新换代慢，造成传输速度较慢，登高传输机、平行输送机、卸粮机等价格低廉但易损坏，更新速度较快。各设备间传输速度的不匹配给生产带来了不小的困扰；加上出入库环境较为恶劣，出入库传输设备调整频繁，设备间速度不匹配现象更加严重。设备间速度不匹配造成的影响主要有：（1）对窄带宽、低速率电机产生较大负荷，加重设备轴承磨损，更换轴承周期变短，严重时，一个作业周期内就需更换轴承；（2）极易造成低速率电机过热出现损坏现象，对于作业年数较长的设备，一个作业周期内可能会出现数次电机损坏，维修更换时间较长，极大地减慢了出入库速度；（3）“压粮”、“漏粮”等现象频发（即速率快设备传送粮至速率慢设备，速率慢设备传送不及时出现粮食堆满漏出现象，量大时出现停止传送现象），生产频率低下，而同时更换各环节出入库设备投入较大，对企业带来一定负担。变频器的介入，在一定程度上能够起到缓解作用。同时减少了设备的损坏情况。随着变频技术的提高，交流电动机得到越来越广泛的应用。因交流拖动系统具有优良的控制性能，采用变频调速可以提高生产的控制精度和生产效率，利于实现自动化生产。这种优良的性能同样可以在出入库机械设备中得到体现。

2 变频器介入原理

（1）变频器工作原理。变频器原理（英文Variable-frequency Drive，简称VFD）是应用变频技术与微电子技术的原理，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电压为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其他国家的电源电压和频率可能与我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。通常，我们把电压和频率固定不变的工频交流電变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频，VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为改变电压和改变频率），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给出入库设备电动机。

（2）出入库设备变频器变频方法。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。在出入库设备的变频器选择上，我们采用VVVF 的控制方式。首先与三相交流电源连接的整流器产生脉动的直流电压，此处在设计时选择可控的直流电压。中间电路的采用选择将整流的固定直流电压变换成可变的直流电压。在随后的控制电路中，控制电路用一个数学模型来计算电机负载变化时最佳的电机励磁，并对负载加以补偿。此外集成于ASIC电路上的同步60°PWM方法决定了逆变器半导体器件（IGBTS）的最佳开关时间。决定开关时间要遵循以下原则：数值上最大的一相在1/6个周期（60°）内保持它的正电位或负电位不变。其他两相按比例变化，使输出线电压保持正弦并达到所需的幅值。最后经过逆变器产生电动机电压的频率。在变频器的设计中，最重要的是控制电路的设计，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这部分的信号。具体被控制的部分取决于各个变频器的设计。要根据出入库设备使用需求，选择不同的整流、逆变方法，进行控制电路的设计。

3 变频器在出入库作业中的应用

3.1 变频器的应用

在出入库设备组成的生产线上，变频器的加入，将对整个出入库设备进行整合，整合后的连接方法如图1所示。

图中，配电箱中的三相交流电介入变频器，经过多开关控制，分别接入输送机、装仓机、补仓机等。由于清理设备涉及部件较多，有离心清理设备、传送设备、鼓风设备、杂质接收设备等，所以在应用中对清理设备单独设计安装变频器，更好的对各组成设备进行调速。粮食在进入清理设备到流出传送到输送机，经过变频器的变频，对清理设备各组成部分工作量进行平衡，保证输入量和输出量满足清理设备正常运转。总变频器对各出入库设备进行分别调节。在实际应用中，针对新旧设备混杂的作业条线，限制带宽长、速率快的设备，使之与带宽窄、速率低的设备相匹配，实现作业条线稳定运行。

3.2 变频器的功效。

（1）在出入库作业中按照粮食流动速度快慢自动调节机器转速，节约能源，提高生产效率，降低生产成本，提高利润；（2）在新旧出入库设备交替使用阶段，通过限速，实现出入库作业不中断、稳定运行；（3）通过实现控制的软件化，增强功能，通过转矩补偿、防止失速和重合闸等功能，实现不跳闸运行；（4）通过变频器限速，避免设备长时间高速率运行，对设备起到良好的保护作用，延长了设备的使用寿命。

4 结语

随着科技不断进步，变频器将成为粮食出入库作业中不可缺少的工具，通过变频器的使用，粮食出入库变得更加流畅、安全、稳定、高效。我们要面向变频器接入软件的高效自动化，通过不断地实践为粮食出入库提供更好的保障。

参考文献

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