基于變頻技術的雙速電梯改造研究

張 杰 方國慶

（金華市特種設備檢測中心，浙江 金華321000）

0 引言

隨著我國科學技術的不斷發展進步，變頻技術越來越成熟。原來的電梯繼電器無法滿足人們對電梯使用性能和可靠性越來越高的要求，而變頻技術在電梯中的應用能很好地解決電梯運行過程中對速度變換的要求，并且采用變頻器更加安全可靠，維修使用更簡單，因此變頻調速技術應用越來越廣泛，成為目前電梯行業研究的焦點之一。

1 變頻技術

變頻技術實際是變頻變壓技術，其在改變電源頻率的同時改變電源的電壓。基于變頻技術的成熟廣泛使用的產品就是變頻器，變頻器的作用是把原有固定頻率的交流電轉變成連續可調的交流電，也被稱為VVVF。變頻過程如圖1所示。

圖" 變頻過程

變頻器以改變電機頻率和電壓來調節電機轉速，最為常見的變頻技術有直接變頻（交—交變頻技術）和間接變頻（交—直—交變頻技術）。

（1）直接變頻技術：是指把交流電變成頻率相對較低的交流電，其大量使用在功率較大的交流調速電路中。該技術由于最高輸出頻率大約是電網頻率的1／3，節能效果差，目前，這種傳統的變頻技術在變頻領域已逐漸被淘汰。

（2）間接變頻技術：就是把電網中的交流電先整流成直流電，再把直流電變頻為符合要求的交流電，變頻的方式又分方波變頻和諧振變頻。間接變頻電路主要由整流器、濾波環節及逆變器組成，變頻器在工作過程中先把三相交流電通過橋式整流成直流電，經過微處理器的調控處理后，再將直流電逆變為電壓和頻率都可調的三相交流電，然后采用正弦脈寬調制方法將電流輸出到需要調速的電機中。

變頻調速技術相對于傳統繼電器技術具有非常好的節能和調速性能，應用到電梯控制中，能很好地完成電梯的速度調控。

2 雙速電梯與變頻電梯比較

（1）雙速電梯的變速系統采用變極調速方式，即用雙繞組三相異步電機來調速。這種電梯的運動過程主要包括啟動→快速→慢速→慣性停車4個階段。電梯在運行過程中，電流的轉變比較大，速度轉換非常快，這就是乘客在乘坐電梯時，有時會感覺到震動、受驚嚇、眩暈的原因。這種電梯技術簡單、價格低，原來的很多電梯都采用這種技術，目前已被逐步取代。但由于其成本低、性能高，大部分曳引式貨梯還采用這種雙速變極調速方法。

（2）變頻調速電梯具有更可靠、更快速、更精確的特點，在電梯運行過程中能很好地滿足速度變換要求。該種電梯舒適度高、運行速度快。變頻調速電梯控制系統基于變頻調速原理，電梯專用的變頻調速控制器主要以16位和32位的微處理器為核心，實現控制和驅動功能，變頻器能實現端子正反轉、多段速度控制、啟停等多種操作。通過有關技術參數設定能夠實現矢量控制，在電梯運轉過程中調速控制主要包括減速平層、再平層和啟動加速：1）減速平層控制：能在減速后將運行速度經爬行轉為零速，以保證電梯舒適性；2）再平層控制：即電梯停止后沒有準確停在平常位置而進行的再平層校正，是一種微調；3）啟動控制：是一個指令順序命令，能夠保證電梯安全，不產生沖頂跟溜梯現象。

通過對比可知，變頻調速電梯具有更優異的控制系統，調速性能和節能潛力更佳，能夠通過PLC和變頻器在電梯控制系統的應用，完成計算機精確調節控制，有利于提高電梯運行效率，使電梯獲得更好的運行性能。

3 變頻技術應用于雙速電梯改造

雙速電梯的舒適度、安全性都要低于變頻調速電梯，如果直接將雙速電梯直接替換為變頻調速的新電梯，成本會非常高。而通過對雙速電梯控制系統進行相應改造，也可實現電梯的變頻變壓調速，還能降低成本。變頻變壓電梯控制原理如圖2所示。

圖- 變頻變壓電梯控制原理

雙速電梯改造主要包括電梯控制系統改造和主機拖動系統改造兩個部分，改造步驟如下：第一步，將舊編碼器更換為變頻技術編碼器，新編碼器要安裝在電機轉軸上（具體而言就是安裝在電機中心軸上）；第二步，重新設置安全信號，安全信號主要包含制動器信號、超載信號、運行狀態信號、換速信號、門鎖信號、開關門信號及安全回路信號等，要把原來的所有安全信號全部輸入到新的控制系統的對應指令點上去，所有信號輸入設置完成后，要對變頻系統的各項參數重新進行設置并校正；最后一步，變頻調速系統對故障進行自檢，這個過程完成后，雙速電梯就改造完成，可以正常運行了。變頻系統在自檢時能夠發現電梯運行過程中的故障，對其進行有效識別，并進行報告，這樣維修人員就能快速有效地發現問題，并及時對存在的故障點進行修理。

經過改造，傳統的雙速電梯變為了更加先進的變頻調速電梯，從而有效地提高了電梯的運行效率，減少了運行過程中的不平穩現象，提高了電梯的舒適度。該改造過程并不復雜，并且性價比非常高，還能有效節能，減少振動，延長電梯使用壽命。

4 結語

電梯是人們上下樓的交通工具，其運行時的舒適感非常重要，電梯啟動、減速和平層的運行過程都要平穩，而傳統雙速電梯舒適性差，相比來說變頻調速電梯運行更科學合理，基于變頻變速技術對電梯進行改造，能有效改善電梯的使用效果。變頻調速電梯能耗下降明顯，據統計可節能20%以上，因而具有更好的環保效益和社會、經濟效益。綜上所述，對原來的雙速電梯進行變頻技術改造非常必要且可行，它是電梯發展和應用的一種趨勢。

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