變頻變壓調速技術在電梯改造中的應用

蘇玉霞 牧仁

摘要：文章以安川VGL型變頻器為例，基于變頻器的工作原理，從技術層面對電梯變頻調速的升級改造進行深入探討，旨在提高電梯運行效率的同時，為用戶提供更安全、更便捷的服務。

關鍵詞：變頻變壓調速 電梯技術改造 問題

變頻變壓電梯控制系統（簡稱VVVF），是上世紀八十年代全球廣為應用的電梯控制技術。交流電通過VVVF可以整定為直流電，再經逆變器整定為與各電壓等級或頻率相符的交流電，進而改變交流電動機轉速。變頻調速電梯控制系統按照接收的指令，通過計算機控制交流電動機的電流、電壓和轉速，通過精確操控來確保電梯穩定運行。

現階段，國內所用的大多數電梯多為交流雙速或可控硅調壓調速控制，而且大都裝設于八十年代。這類電梯主要通過繼電器和選層器來完成變速邏輯。當電梯的使用時間達到一定年限后，完成變速邏輯的兩個部件會因過度磨損而導致接觸不良，插接口氧化。同時，人為使用不當也會加劇磨損程度，久而久之，電梯設備嚴重老化，運行效率逐漸降低，耗電量卻逐漸增加，而且常常出現礅底、沖頂、困人和亂層等故障，嚴重時還會造成人員傷亡。

這類電梯的控制系統雖然存在缺陷，但機械部分狀態良好，若按要求加強維護和保養，完全可以降低故障發生率。我們在日常電梯巡檢時發現，用變頻調速器及可編程控制器（PLC）替代原有控制系統可以實現電梯的升級改造，這樣便可在控制能耗的基礎上實現電梯的高速運行，較以往的電梯設備來說，不僅能壓縮運行成本，而且電梯的安全性能大大提高。

1 變頻器工作原理

目前，國內電梯設備所采用變頻均為安川VS676-

VGL系列電梯專用變頻器，這是國內眾多電梯安裝公司對市場中的變頻器經綜合比選后的結果。安川VS676-VGL系列電梯專用變頻器的主回路采用最大調制頻率12.80kHz的IGBT開關元件。控制回路由磁通閉環、轉速閉環和磁場定向矢量控制。為使矢量控制系統的動態性能與直流調速系統相當，必須依靠磁通調節器和磁通觀測器來控制動態中轉子磁通的恒定狀態。控制系統主要對實際轉子磁通實施閉環控制。通過坐標轉換把定子電流分解為轉距電流分量Iq與勵磁電流分量Id，分別實施控制。通過矢量控制器可進行3/2相變換及坐標旋轉變換，同時能對電動機的磁通量進行監測，正弦波PWM逆變器在磁通量運算結果的驅動下產生三相定子電流。變頻器調速系統的調速范圍能達到1：1000，接近零速的條件下可產生150%的額定轉距。基于變頻器容量配備相應制動單元及制動電阻，可以在四個象限內準確控制轉速，以達到電梯調速的要求。

2 電梯技術改造方案的實施

以可編程控制器（PLC）替代舊電梯的邏輯控制回路，從而確保邏輯回路穩定運行，降低故障率。

2.1 PLC控制系統的I/0配置 將系統發出指令或信號的傳感器、開關、按鈕作為編程控制器的輸入，并在系統內設置手動操作與自動操作的轉換開關，也便于檢修。PLC輸出可通過系統的執行機構完成。系統的執行機構包括報警器、繼電器、接觸器、轎內和廳外層樓指示、變頻調速器的速度指令端子、風扇、抱閘、開關門信號等。系統的安全回路通過信號控制主回路的開閉。變頻器的CPU通過通訊線路與PLC的CPU進行信號交互，二者協調配合，共同監測電梯設備故障。

2.2 變頻調速系統 電梯專用變頻調速器所用的處理器多為十六位或三十二位的微處理器，內部可分為控制與驅動兩大部分。變頻器的正反轉、速度控制、啟停都通過其外部控制端子來實現。變頻器自動檢測電機的技術參數來完成矢量控制運算。在電梯調速控制過程中，啟動加速與減速平層的控制是控制要點。

2.2.1 啟動加速控制：①將預勵磁命令發送至變頻器，

給電動機建立磁場；②一級延時后發送指令打開抱閘；③經二級延時抱閘打開后發送速度指令。

2.2.2 減速平層控制：電梯減速按照距離直接停車平層，也就是說各層站的減速距離必須是相同的。減速至平層時無爬行過程，運行速度以零速為基準減速。為確保電梯平穩停車，必須在電梯接近零速的情況下再通過變頻器發送合抱閘指令，經一級延時后發送停止勵磁指令。如果電梯停車后沒有到達平層，可實施再平層控制。

2.2.3 再平層控制：在電梯門打開、電梯在平層區內低速運行（一般是運行速度的1%）時可實施再平層控制。安川VGL型變頻器的低頻轉距扭力很好，經實際監測后發現，電梯內即使有110%的額定載重也可以正常實施再平層控制。該變頻器控制系統應用了脈沖編碼定位控制技術，因而僅僅轎頂留設了一套可進行再平層控制的平層感應裝置，省去了井道內的減速感應器。

3 改造中應注意的幾個問題

①要將貨梯改為全自動集選控制模式，除了要安裝側重裝置以外，還需加設光電保護或安全觸板；②維持原額定載重量，額定速度以及鋼絲繩原曳引比方式不變；③應用線路或軟件保證轎頂行慢車時，為避免轎頂操作人員發生人身傷亡事故，此時嚴禁機房與轎內行車；④為電梯配設層門自動關閉裝置；⑤以繩、鏈聯接的層門門扇，應該在被動門扇上加裝電氣安全裝置；⑥對限速器、安全鉗的聯動性能進行檢測，老化或質量低劣的限速器要及時換新；⑦制動器必須進行全面分解，切忌油垢沾染閘帶，定期清理并潤滑電磁鐵可動鐵芯和銅套的間隙，確保其隨時保持良好的工作狀態。

參考文獻：

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