电梯上的变频调速技术应用分析

文/谭继辉,云南丽江市质量技术监督综合检测中心

电梯上的变频调速技术应用分析

文/谭继辉,云南丽江市质量技术监督综合检测中心

本文分析了变频调速技术原理和电梯运行曲线，指出变频技术具有比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点，并分析了变频调速技术在电梯改造中的应用实践。

电梯；变频调速技术应用；特点；实践

1 变频调速技术原理分析

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。变频调速技术已深入我们生活的每个角落，变频调速系统的控制方式包括V/F、矢量控制(VC)、直接转矩控制(DTC)等。V/F控制主要应用在低成本、性能要求较低的场合;而矢量控制的引入，则开始了变频调速系统在高性能场合的应用。近年来随着半导体技术的发展及数字控制的普及，矢量控制的应用已经从高性能领域扩展至通用驱动及专用驱动场合，乃至变频空调、冰箱、洗衣机等家用电器。交流驱动器已在工业机器人、自动化出版设备、加工工具、传输设备、电梯、压缩机、轧钢、风机泵类、电动汽车、起重设备及其它领域中得到广泛应用。随着半导体技术的飞速发展，MCU的处理能力愈加强大，处理速度不断提升，变频调速系统完全有能力处理复杂的任务，实现复杂的观测、控制算法，传动性能也因此达到前所未有的高度。而现在变频驱动主要使用PWM合成驱动方式，这要求其控制器有很强的PWM生成能力。

2 电梯运行曲线分析

电梯的运行过程可分为5个阶段：加速段、高速运行段、减速段1、爬行运行段和减速段2。电梯在有门联锁信号后启动运行经加速后速度升至50Hz高速运行(0～A)，然后保持高速运行，在靠近目标楼层一段距离即换速点B时，PLC向变频器发出爬行信号，电梯经减速后速度降至6Hz开始爬行运行（C点），一段时间后进入平层区，PLC发出平层信号，电梯进行减速平层过程，当高速计数器数值与门区脉冲数相等时，PLC发出平层停车信号，使变频器停止输出，延时后抱闸。高速计数器用来累计比CPU扫描速率更快的事件。FX2n各个高速计数器计数频率高达30kHz。FX2n各个高速计数器有32位带符号整数计数器的当前值。若要存取高速计数器的值，则必须给出高速计数器的地址，即高速计数器的编号。

3 变频调速电梯的特点

3.1 变频调速电梯适用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。2、变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能；调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代直流电机调速。3、变频调速电梯使用了先进的SPWM技术SVWM技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功效因数，节能明显。

3.2 变频调速技术在电梯改造中的应用

3.2.1 改造模式

变频技术双速在电梯的具中改体方案造变技频在术速双梯电中的具改造并体不杂复将，双速电梯改为变造控频制电梯，只要需改更速双梯电控系制统、机主接线路等。因多连数速双电控梯是制简由计数单传器输P给LC改造双速电梯为，频控变电梯制需，进行要码编更器换，并将码器安编于马装中心达轴置位将双电速安梯信号全如安监全信号，测闸检测抱信号，超载测信号检位限测信号，检层平检测信号，消防测信检等接号入到变频制控系指令点统置位，然而在频变制系控中统设置控参数，如制号信入类输型，变频电控梯制方式电梯行运度，速电机参数等，合理控电梯制启动速度，s曲速度比线，变频控成制电参数设置梯，后进行电梯井道，完成后行进梯试运行。

3.2.2 变频调速系统

电梯主要采用16位或者32位微处理器的变频调速器进行控制，变频调速器的内部结构主要由控制与驱动组成，编程控制器利用其外部的控制端，以达到起停、S曲线加减速、正反转以及多段速度的控制目的。另外，在矢量控制的运算中，应选用电机本身的部分参数，使变频器进行自我测出，除此之外，这种变频器还拥有过载、过流、过压及欠压、超速及失速以及电动机过热的功能。这种变频器为电梯提供零速信号、停止信号、运行准备信号及速度到达信号等功能，利用编程控制器结合变频器以及外部信号向外发出控制信号.通过分析以及逻辑运算对变频器及外部设备进行控制，控制电梯调速，关键在于对其平层进行加速或者减速[4]。在控制电梯调速的过程中，应掌握电梯调速的启动、平层减速及再平层的控制。

4 PC控制系统的设备

将控制系统中能发射施令或者信号的开关、按钮及传感糟包括内外呼按钮、厅门联锁开关、脉冲编码器信号及负荷检测信号等作为PC控制系统的输入设备。与此同时，在控制系统中安装有无司机操作的检修慢车开关和转换开关，以保持有无司机正常检修及转换状态的目的。将控制系统的运行机构，例如继电器、接触器、报警器、抱闸及开关门信号等作为PC的输出设备，选用安全回路的信号控制主回路的通断过程，使PC控制系统和变频器间存在一定的通讯线路，达到PC系统中的CPU和变频器的CPU具有相同的信号通讯，以此互相监督及控制对方。

5 合理选用

按控制方式不同可分为通用型和工程型。通用型变频器一般采用给定闭环控制方式，动态响应速度相对较慢，在电机高速运转时也可满足设备恒功率的运行特性，但在低速时难以满足恒功率要求。工程型变频器在其内部通过检测设有自动补偿、自动限制的环节，在设备低速运转时也可保持较好的特性实现闭环控制。在水泥厂喂料、卸料、窑转速等工艺环节，由于控制相对简单，要求不高，为降低价格、便于维护，选择通用性变频器即可。

[1]变频调速恒压自动给水设备在热水供暖系统中的应用[J].贾昱.科技经济导刊.2017(04)

[2]浅谈变频调速技术在供水自控系统中的应用[J].汤辉.黑龙江科技信息.2008(16)