變頻調速電梯係統的驅動和控製技術

變頻調速電梯係統的驅動和控製技術
1.前言
　　隨著現代城市的發展，高層建築日益增多，電梯成為(wei) 人們(men) 日常生活必不可少的代步工具。電梯性能的好壞對人們(men) 生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯係統的性能，保證電梯的運行既高效節能又安全可靠。我國電梯控製係統主要有三種方式：繼電器控製係統、微機控製係統和PLC控製係統。其中PLC控製係統以其顯著的優(you) 點成為(wei) 電梯控製係統的主流。PLC控製係統主要有雙速電梯係統和變壓變頻調速係統，後者通過改變電機供電的電壓和頻率，平滑調節電梯速度，可以獲得更好的乘坐舒適感，它平層精度高，並具有顯著的節能效果，保障了電梯的可靠性，成功地解決(jue) 了電梯運行的舒適感問題。
　　過去，對中、低速電梯主要采用拖動係統來構成其曳引係統，應用變極方式實現電機的調速。因為(wei) 這種係統隻能實現有級調速，無法對電機的轉速和加、減速進行準確的控製，所以此方式的舒適感和平層精度都較差。後來又采用交流調壓調速控製的電梯，進行速度閉環控製，其舒適感和平層精度都有較大提高，但它卻很難實現精確控製，並且能耗大，輸人功率因數也低，影響了係統的整體(ti) 性能。對於(yu) 高速電梯，過去主要采用晶閘管直流調速係統，存在維護難等問題，並且調速係統的功率因數也不高。與(yu) 前述方式相比較，變頻調速則是各種調速方法中效率、性能均較好的一種。
2.變頻調速電梯係統及其驅動技術
　　在電梯係統牛要處理的信號十分多而且複雜，在設計時必須仔細考慮對信號快速準確敏處理問題。采用許多的先進驅動和控製技術就很有必要，其中包括矢量變換控製技術、高速CPU技術、DSP技術和采用新型大功率器件IGBT的高性能變頻調速器。圖1中PLC：主要處理一些監控信號，主要有樓層計數信號，呼梯、選層信號，定向信號，換速信號，主控製信號等。此外還有開、關(guan) 門控製，樓層顯示，呼梯、選層顯示，單、雙控製，安全條件自動檢測，自動平層、消防等各種控製信號。
　　將變頻器用於(yu) 電梯時，常稱為(wei) VVVF電梯。一般變頻器有交一交、交一直一交兩(liang) 種類型。對於(yu) 交一直一交變頻器，可以按直流環節電壓、電流的特點(由濾波的電容量和電感量決(jue) 定)劃分為(wei) 電壓型和電流型變頻器電梯一般采用電壓型變頻器。改變電動機定子的電源頻率，就可實現對異步電動機的調速。但為(wei) 了保持調速時電動機最大轉矩不變，需要維持磁通恒定，應湍足壓頻為(wei) 常數，即變頻時應協調地變壓。
　　目前，雖有電梯專(zhuan) 用變頻器，但其價(jia) 格昂貴，因此可以采壓通用型變頻器，通過合理設計，可使其達到專(zhuan) 用變頻器的控製效果。為(wei) 滿足電梯控製上的要求，參數設置比專(zhuan) 用型變頻器要複雜得多。為(wei) 減少啟動衝(chong) 擊及增加調速的舒適感，其速度環的比例係數宜小些(3s)，而積分時間常數宜大些(5s)。為(wei) 了提高運行效率，快車頻率應選為(wei) 工頻(50Hz)，而爬行頻率要盡可能低些(4Hz)，以減少停車衝(chong) 擊，檢修慢車頻率可選10Hz。為(wei) 了保證平層精度及運行的可靠性，曳引電機的轉速采用閉環控製，其轉速由旋轉編碼器檢測。為(wei) 使變頻器工作在最佳狀態，需使變頻器對所驅動的電機進行自學習(xi) ，其方法是：將曳機製動輪與(yu) 電機軸脫離，使電機處於(yu) 空載狀態，然後啟動電機，變頻器便可自動識別並存儲(chu) 電機有關(guan) 參數，使變頻器能對該電機進行最佳控製。
3.變頻調速電梯係統的控製技術
　　電梯係統的控製主要可分為(wei) 拖動係統的調速控製與(yu) 選層係統的邏輯控製。VVVF電梯拖動調速係統的實質就是采用交流異步電動機驅動及矢量變換控製技術VVVF電梯調速係統的特點是：電梯啟動采用降頻軟啟動，電機啟動電流很小，不超過額定電流。在電梯的製動段，電梯調速係統工作在發電製動狀態，不需從(cong) 供電網中取得電能，從(cong) 而降低了電能的消耗，避免了電機過熱，調速係統的功率因數比較高(接近1)。
　　調速控製是指對電梯從(cong) 啟動到平層整個(ge) 過程中速度的變化規律進行控製，從(cong) 而減輕人在乘坐電梯時由於(yu) 啟、製動過程中加、減速產(chan) 生的不舒適感(上浮、下沉感)，並保證平層停車準確可靠。與(yu) 選層係統的邏輯控製相比，調速控製更為(wei) 複雜，其控製性能的優(you) 劣在很大程度上決(jue) 定著電梯的性能和質量電梯的運行可分為(wei) 啟動、穩速、製動三個(ge) 階段穩速運行時考慮到節能和對電網的幹擾，係統采用開環控製，而啟、製動運行時為(wei) 使運行速度跟隨給定理想速度運行，采用閉環控製_理想速度運行綜合了舒適感(滿足人體(ti) 對加速度及加速度變化率要求)、運行效率及電機調速性能，按位置原則存儲(chu) 於(yu) 程序存儲(chu) 器中調速控製係統由主回路和控製回路兩(liang) 部分組成，主回路包括曳引電動機(三相異步電動機)驅動及功能電路，速度反饋信號來自與(yu) 電機轉子同軸的脈衝(chong) 發生器，其輸出脈衝(chong) 的頻率對應電梯運行速度。速度的控製由係統通過改變觸發脈衝(chong) 的控製角(移相角)實現，經相應的移相角延時時間後，根據電梯實際速度與(yu) 給定速度之差情況控製主回路工作狀態。由於(yu) 負載變化、電網波動、鋼絲(si) 繩打滑、伸縮等因素，使減速過程可能不符合直接停靠的平層要求，為(wei) 此，在離層樓100～200mm處設置1～2個(ge) 平層校正器，當轎廂運行到此校正點時，將實際速度與(yu) 該點由平層校正器發出的平層速度給定值進行比較，如無差，則按原減速曲線運行;若有差，則用差值校正原速度給定曲線斜率，使之保證準確平層。

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