電梯變頻器的技術

【摘 要】隨著我國科學技術的發展變頻器技術得到了廣泛的應用，與普通驅動技術相比，頻率逆變器性能更加優越，在曳引式電梯中異步電動機的變頻控制系統得到了廣泛的應用。本文介紹了變頻器系統的工作原理，希望可以給讀者帶來啟發。

【關鍵詞】電梯；變頻器

與普通驅動技術相比，變頻器的性能更好，所以在電梯系統中變頻器技術十分普遍。雖然變頻器技術有很大的優勢，對電網的影響較小，但仍存在一定的問題，乘客的舒適感是在曳引電梯的運行過程中需要考慮的問題，因此對變頻器提出了更高的要求。從“機電系統”這一意義來看，這些技術的應用提供了更新的機遇。

1.電梯運行特性

在異步電動機頻率控制操作中，需要把電網電壓轉換成變壓變頻三相系統，因此需要一個控制元件來完成這一功能。采用變頻器控制系統，只要在力矩—速度范圍內，都可以實現該功能。

1.1對控制系統的要求

在控制驅動裝置中，“主動荷載”即為曳引式電梯。這類荷載的特點是不論速度多大，都需要電動和發電力矩，包括速度為零的情況。在電梯啟動、抱閘打開時，需要有一個力矩可以瞬間形成，在電梯停止速度為零時需要一個控制力矩。在這一范圍內要想實現電動機控制就需要保證磁通量是恒定的。要計算電動機外部的供電值，必須用復雜的矢量電動機模擬模型按照正確的變量方式進行計算，這樣才能保證頻率能根據負載的情況允許達到零值。對于“脈沖波形發生器”和“動力單元”這些信號雖然已經設定好了，但仍需要重新生成，尤其是通向頻率范圍比較小的情況下，并且對重新生成的變量的精度提出了更高的要求。因此要想防止因逆變整流器停機時間產生系統再生誤差，可以利用“聯機控制”輸出值。控制系統性能的差異一般不是由控制原理造成，更多的是取決于各個型號的電機的質量。

1.2測速裝置/“無傳感器 ”

控制概念是否依然按原來需要一個分辨率較高的累加測速裝置或者在沒有測速反饋的情況下某電動機是否能正常工作是許多用戶關心的問題。實際上這種“無傳感器”系統只宜使用于頻率為零時，且受到一定的限制。然而在經過開發后，這類產品的適用范圍會擴大，在許多原來需要測速裝置的場合都可以使用。通過利用測速裝置來補充完善“無傳感器”系統可以使其滿足更高的要求，在使用的過程中只需結合具體要求，選取合適的測速裝置即可。

1.3參數靈敏度

在使用過程中，需要保證電動機的數據處于正確的使用狀態，研究振動對控制質量的影響意義重大。這些概念通過電動機的銘牌就可以獲知，從而可以通過計算獲知電動機的其他信息，因為在電動機工作的過程中會產生熱量，導致這些量有一定的變化。

2.對電動機的要求

2.1力矩特性

在力矩這方面現代裝置并沒有特殊的要求，標準電動機的物理上有益的“硬”特性以及在老電梯改造中可能遇到的普通4/16極電梯電動機的“軟”特性都可以適應。在老式電梯的改造工程中因為慣性輪的質量可以省略，導致對力矩的要求降低，所以老式電梯電動機最大力矩的下限值對電梯的改造并無影響。當系統對“軟”特性提出要求時，增大了電動機的損耗，從而降低了選購的靈活性。

2.2標準電壓/特殊電壓

一些控制概念對輸出電壓有限制，要求輸出電壓不能達到電網電壓的滿值。通常這類變頻器控制的電動機都裝有特殊的電壓設計，然而現代變頻器所控制的電動機都是400伏特的標準設計。

2.3電網電流限定

變頻器的電流限定不會限定輸入電流值，因為可能會產生額外的電網電流損耗減少，實際上輸入電流決定于實際功率的輸出值，而變頻器真正限制的是輸出的電流。這樣就可以保證不論調節量和荷載多大，電網電流最大的消耗量為一個確定的減少量。力矩/速度范圍應與電梯實際力矩的范圍相對應。當超出電流或力矩的要求時，控制系統可以自動適應運行的曲線，不會對舒適運行產生影響是充分發揮這一優點的前提。

3.電梯控制

3.1設定速度值

在電梯中使用變頻器，最低標準是為了使運行時感覺舒適而設定的S形運行曲線。在結束運行時，速度為平層速度，直到停層開關，電梯在平層位置停靠。根據不同的系統，位置控制系統可以運用到停層開關到平層位置，也可以采用簡單的方法，電梯轎廂減速通過機械制動裝置來實現，一直到最后電梯停止。

3.2制動與起動

在短的使用時間內，要想保證運行時的舒適性，就要保證在制動器打開和閉合時對運行的性能沒有任何影響。在使用脈沖測速裝置時會自動探測制動器的打開時間，變頻器則會設定對應的保持力矩。在此過程中保持力矩是自動計算的，所以起動時沒有抖動感，并且不受荷載的影響。當使用測速反饋時，在變頻器上用參數設定機械制動裝置的打開時間，然后根據設定值指示器會自動延遲啟動。在運行結束時至制動器完全閉合都會存在電氣保持力矩，所以測速反饋功能并不會影響制動器的閉合時間。

3.3運行時間

在電梯的運行過程中不僅要考慮舒適感，同時還要保證運行時間是最優的。通常使用的“中間速度”并不是最佳的方案，所以在實際運行的過程中采取一定的措施逐漸向正常運行的曲線糾正，普通的運行曲線指示器具有一定的缺點，第一，必須手動優化運行曲線，以到達給定的標定制動距離；第二，如果要求在某固定時間必須到標定的位置，則會限制一部分。要想避免這些缺點，則需要采用新的方案：在速度控制曲線發生器上應用在線位置控制。一旦發出運行指令，就會以時間控制的方法，設定值增大至到制動標定的位置，與參數化的運行曲線數據對應。如果到達制動標定的位置，這時在線位置控制器開始工作。結合剩下的距離，將所有參數化運行的曲線參數考慮在內，時間優化運行的速度計算到平層的位置。到制動標定點的位置沒有時間限制是很重要的一點。在任何時候到達制動標定位置，在線位置控制裝置都會計算可達到的最大速度時的時間優化行程。一般簡單的系統需要適當的延長平層距離或減小加速度。到現在為止，仍需要假設行程結束時，電梯通過平層開關的速度為平層速度，最終停靠在平層的位置。

4.小結

隨著微電子技術的發展，將變頻器技術應用到電梯系統中可以提高電梯的運行性能，通過在電梯系統中應用變頻器以及智能功能的開發標志著曳引電梯技術達到一個新的高度。然而隨著變頻器技術的應用，對電梯的維修和維護提出了更高的要求，應培養相關的人才，做好變頻器技術工作。

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