電梯上的變頻調速技術應用分析

文/譚繼輝,云南麗江市質量技術監督綜合檢測中心

電梯上的變頻調速技術應用分析

文/譚繼輝,云南麗江市質量技術監督綜合檢測中心

本文分析了變頻調速技術原理和電梯運行曲線，指出變頻技術具有比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優點，并分析了變頻調速技術在電梯改造中的應用實踐。

電梯；變頻調速技術應用；特點；實踐

1 變頻調速技術原理分析

變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術，電力電子、微電腦控制等技術于一身的綜合性電氣產品。變頻調速技術已深入我們生活的每個角落，變頻調速系統的控制方式包括V/F、矢量控制(VC)、直接轉矩控制(DTC)等。V/F控制主要應用在低成本、性能要求較低的場合;而矢量控制的引入，則開始了變頻調速系統在高性能場合的應用。近年來隨著半導體技術的發展及數字控制的普及，矢量控制的應用已經從高性能領域擴展至通用驅動及專用驅動場合，乃至變頻空調、冰箱、洗衣機等家用電器。交流驅動器已在工業機器人、自動化出版設備、加工工具、傳輸設備、電梯、壓縮機、軋鋼、風機泵類、電動汽車、起重設備及其它領域中得到廣泛應用。隨著半導體技術的飛速發展，MCU的處理能力愈加強大，處理速度不斷提升，變頻調速系統完全有能力處理復雜的任務，實現復雜的觀測、控制算法，傳動性能也因此達到前所未有的高度。而現在變頻驅動主要使用PWM合成驅動方式，這要求其控制器有很強的PWM生成能力。

2 電梯運行曲線分析

電梯的運行過程可分為5個階段：加速段、高速運行段、減速段1、爬行運行段和減速段2。電梯在有門聯鎖信號后啟動運行經加速后速度升至50Hz高速運行(0～A)，然后保持高速運行，在靠近目標樓層一段距離即換速點B時，PLC向變頻器發出爬行信號，電梯經減速后速度降至6Hz開始爬行運行（C點），一段時間后進入平層區，PLC發出平層信號，電梯進行減速平層過程，當高速計數器數值與門區脈沖數相等時，PLC發出平層停車信號，使變頻器停止輸出，延時后抱閘。高速計數器用來累計比CPU掃描速率更快的事件。FX2n各個高速計數器計數頻率高達30kHz。FX2n各個高速計數器有32位帶符號整數計數器的當前值。若要存取高速計數器的值，則必須給出高速計數器的地址，即高速計數器的編號。

3 變頻調速電梯的特點

3.1 變頻調速電梯適用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優點。2、變頻調速電源使用了先進的SPWM技術SVWM技術，明顯改善了電梯運行質量和性能；調速范圍寬、控制精度高，動態性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調速。3、變頻調速電梯使用了先進的SPWM技術SVWM技術，明顯改善了電動機供電電源的質量，減少了諧波，提高了效率和功效因數，節能明顯。

3.2 變頻調速技術在電梯改造中的應用

3.2.1 改造模式

變頻技術雙速在電梯的具中改體方案造變技頻在術速雙梯電中的具改造并體不雜復將，雙速電梯改為變造控頻制電梯，只要需改更速雙梯電控系制統、機主接線路等。因多連數速雙電控梯是制簡由計數單傳器輸P給LC改造雙速電梯為，頻控變電梯制需，進行要碼編更器換，并將碼器安編于馬裝中心達軸置位將雙電速安梯信號全如安監全信號，測閘檢測抱信號，超載測信號檢位限測信號，檢層平檢測信號，消防測信檢等接號入到變頻制控系指令點統置位，然而在頻變制系控中統設置控參數，如制號信入類輸型，變頻電控梯制方式電梯行運度，速電機參數等，合理控電梯制啟動速度，s曲速度比線，變頻控成制電參數設置梯，后進行電梯井道，完成后行進梯試運行。

3.2.2 變頻調速系統

電梯主要采用16位或者32位微處理器的變頻調速器進行控制，變頻調速器的內部結構主要由控制與驅動組成，編程控制器利用其外部的控制端，以達到起停、S曲線加減速、正反轉以及多段速度的控制目的。另外，在矢量控制的運算中，應選用電機本身的部分參數，使變頻器進行自我測出，除此之外，這種變頻器還擁有過載、過流、過壓及欠壓、超速及失速以及電動機過熱的功能。這種變頻器為電梯提供零速信號、停止信號、運行準備信號及速度到達信號等功能，利用編程控制器結合變頻器以及外部信號向外發出控制信號.通過分析以及邏輯運算對變頻器及外部設備進行控制，控制電梯調速，關鍵在于對其平層進行加速或者減速[4]。在控制電梯調速的過程中，應掌握電梯調速的啟動、平層減速及再平層的控制。

4 PC控制系統的設備

將控制系統中能發射施令或者信號的開關、按鈕及傳感糟包括內外呼按鈕、廳門聯鎖開關、脈沖編碼器信號及負荷檢測信號等作為PC控制系統的輸入設備。與此同時，在控制系統中安裝有無司機操作的檢修慢車開關和轉換開關，以保持有無司機正常檢修及轉換狀態的目的。將控制系統的運行機構，例如繼電器、接觸器、報警器、抱閘及開關門信號等作為PC的輸出設備，選用安全回路的信號控制主回路的通斷過程，使PC控制系統和變頻器間存在一定的通訊線路，達到PC系統中的CPU和變頻器的CPU具有相同的信號通訊，以此互相監督及控制對方。

5 合理選用

按控制方式不同可分為通用型和工程型。通用型變頻器一般采用給定閉環控制方式，動態響應速度相對較慢，在電機高速運轉時也可滿足設備恒功率的運行特性，但在低速時難以滿足恒功率要求。工程型變頻器在其內部通過檢測設有自動補償、自動限制的環節，在設備低速運轉時也可保持較好的特性實現閉環控制。在水泥廠喂料、卸料、窯轉速等工藝環節，由于控制相對簡單，要求不高，為降低價格、便于維護，選擇通用性變頻器即可。

[1]變頻調速恒壓自動給水設備在熱水供暖系統中的應用[J].賈昱.科技經濟導刊.2017(04)

[2]淺談變頻調速技術在供水自控系統中的應用[J].湯輝.黑龍江科技信息.2008(16)