变频变压调速技术在电梯改造中的应用

苏玉霞 牧仁

摘要：文章以安川VGL型变频器为例，基于变频器的工作原理，从技术层面对电梯变频调速的升级改造进行深入探讨，旨在提高电梯运行效率的同时，为用户提供更安全、更便捷的服务。

关键词：变频变压调速 电梯技术改造 问题

变频变压电梯控制系统（简称VVVF），是上世纪八十年代全球广为应用的电梯控制技术。交流电通过VVVF可以整定为直流电，再经逆变器整定为与各电压等级或频率相符的交流电，进而改变交流电动机转速。变频调速电梯控制系统按照接收的指令，通过计算机控制交流电动机的电流、电压和转速，通过精确操控来确保电梯稳定运行。

现阶段，国内所用的大多数电梯多为交流双速或可控硅调压调速控制，而且大都装设于八十年代。这类电梯主要通过继电器和选层器来完成变速逻辑。当电梯的使用时间达到一定年限后，完成变速逻辑的两个部件会因过度磨损而导致接触不良，插接口氧化。同时，人为使用不当也会加剧磨损程度，久而久之，电梯设备严重老化，运行效率逐渐降低，耗电量却逐渐增加，而且常常出现礅底、冲顶、困人和乱层等故障，严重时还会造成人员伤亡。

这类电梯的控制系统虽然存在缺陷，但机械部分状态良好，若按要求加强维护和保养，完全可以降低故障发生率。我们在日常电梯巡检时发现，用变频调速器及可编程控制器（PLC）替代原有控制系统可以实现电梯的升级改造，这样便可在控制能耗的基础上实现电梯的高速运行，较以往的电梯设备来说，不仅能压缩运行成本，而且电梯的安全性能大大提高。

1 变频器工作原理

目前，国内电梯设备所采用变频均为安川VS676-

VGL系列电梯专用变频器，这是国内众多电梯安装公司对市场中的变频器经综合比选后的结果。安川VS676-VGL系列电梯专用变频器的主回路采用最大调制频率12.80kHz的IGBT开关元件。控制回路由磁通闭环、转速闭环和磁场定向矢量控制。为使矢量控制系统的动态性能与直流调速系统相当，必须依靠磁通调节器和磁通观测器来控制动态中转子磁通的恒定状态。控制系统主要对实际转子磁通实施闭环控制。通过坐标转换把定子电流分解为转距电流分量Iq与励磁电流分量Id，分别实施控制。通过矢量控制器可进行3/2相变换及坐标旋转变换，同时能对电动机的磁通量进行监测，正弦波PWM逆变器在磁通量运算结果的驱动下产生三相定子电流。变频器调速系统的调速范围能达到1：1000，接近零速的条件下可产生150%的额定转距。基于变频器容量配备相应制动单元及制动电阻，可以在四个象限内准确控制转速，以达到电梯调速的要求。

2 电梯技术改造方案的实施

以可編程控制器（PLC）替代旧电梯的逻辑控制回路，从而确保逻辑回路稳定运行，降低故障率。

2.1 PLC控制系统的I/0配置 将系统发出指令或信号的传感器、开关、按钮作为编程控制器的输入，并在系统内设置手动操作与自动操作的转换开关，也便于检修。PLC输出可通过系统的执行机构完成。系统的执行机构包括报警器、继电器、接触器、轿内和厅外层楼指示、变频调速器的速度指令端子、风扇、抱闸、开关门信号等。系统的安全回路通过信号控制主回路的开闭。变频器的CPU通过通讯线路与PLC的CPU进行信号交互，二者协调配合，共同监测电梯设备故障。

2.2 变频调速系统 电梯专用变频调速器所用的处理器多为十六位或三十二位的微处理器，内部可分为控制与驱动两大部分。变频器的正反转、速度控制、启停都通过其外部控制端子来实现。变频器自动检测电机的技术参数来完成矢量控制运算。在电梯调速控制过程中，启动加速与减速平层的控制是控制要点。

2.2.1 启动加速控制：①将预励磁命令发送至变频器，

给电动机建立磁场；②一级延时后发送指令打开抱闸；③经二级延时抱闸打开后发送速度指令。

2.2.2 减速平层控制：电梯减速按照距离直接停车平层，也就是说各层站的减速距离必须是相同的。减速至平层时无爬行过程，运行速度以零速为基准减速。为确保电梯平稳停车，必须在电梯接近零速的情况下再通过变频器发送合抱闸指令，经一级延时后发送停止励磁指令。如果电梯停车后没有到达平层，可实施再平层控制。

2.2.3 再平层控制：在电梯门打开、电梯在平层区内低速运行（一般是运行速度的1%）时可实施再平层控制。安川VGL型变频器的低频转距扭力很好，经实际监测后发现，电梯内即使有110%的额定载重也可以正常实施再平层控制。该变频器控制系统应用了脉冲编码定位控制技术，因而仅仅轿顶留设了一套可进行再平层控制的平层感应装置，省去了井道内的减速感应器。

3 改造中应注意的几个问题

①要将货梯改为全自动集选控制模式，除了要安装侧重装置以外，还需加设光电保护或安全触板；②维持原额定载重量，额定速度以及钢丝绳原曳引比方式不变；③应用线路或软件保证轿顶行慢车时，为避免轿顶操作人员发生人身伤亡事故，此时严禁机房与轿内行车；④为电梯配设层门自动关闭装置；⑤以绳、链联接的层门门扇，应该在被动门扇上加装电气安全装置；⑥对限速器、安全钳的联动性能进行检测，老化或质量低劣的限速器要及时换新；⑦制动器必须进行全面分解，切忌油垢沾染闸带，定期清理并润滑电磁铁可动铁芯和铜套的间隙，确保其随时保持良好的工作状态。

参考文献：

[1]李频.变频变压调速技术在电梯改造上的应用[J].设备管理与维修，2000（06）.

[2]封治国.浅谈提升调速系统的改造[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（11）.

[3]唐惠龙.变频调速技术的应用[J].价值工程，2012（29）.