電梯變頻器的技術(shù)
2015-01-01 00:00:00李鋼徐立華
【摘 要】隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展變頻器技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，與普通驅(qū)動技術(shù)相比，頻率逆變器性能更加優(yōu)越，在曳引式電梯中異步電動機(jī)的變頻控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了變頻器系統(tǒng)的工作原理，希望可以給讀者帶來啟發(fā)。
【關(guān)鍵詞】電梯；變頻器
與普通驅(qū)動技術(shù)相比，變頻器的性能更好，所以在電梯系統(tǒng)中變頻器技術(shù)十分普遍。雖然變頻器技術(shù)有很大的優(yōu)勢，對電網(wǎng)的影響較小，但仍存在一定的問題，乘客的舒適感是在曳引電梯的運(yùn)行過程中需要考慮的問題，因此對變頻器提出了更高的要求。從“機(jī)電系統(tǒng)”這一意義來看，這些技術(shù)的應(yīng)用提供了更新的機(jī)遇。
1.電梯運(yùn)行特性
在異步電動機(jī)頻率控制操作中，需要把電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成變壓變頻三相系統(tǒng)，因此需要一個控制元件來完成這一功能。采用變頻器控制系統(tǒng)，只要在力矩—速度范圍內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)該功能。
1.1對控制系統(tǒng)的要求
在控制驅(qū)動裝置中，“主動荷載”即為曳引式電梯。這類荷載的特點(diǎn)是不論速度多大，都需要電動和發(fā)電力矩，包括速度為零的情況。在電梯啟動、抱閘打開時，需要有一個力矩可以瞬間形成，在電梯停止速度為零時需要一個控制力矩。在這一范圍內(nèi)要想實(shí)現(xiàn)電動機(jī)控制就需要保證磁通量是恒定的。要計算電動機(jī)外部的供電值，必須用復(fù)雜的矢量電動機(jī)模擬模型按照正確的變量方式進(jìn)行計算，這樣才能保證頻率能根據(jù)負(fù)載的情況允許達(dá)到零值。對于“脈沖波形發(fā)生器”和“動力單元”這些信號雖然已經(jīng)設(shè)定好了，但仍需要重新生成，尤其是通向頻率范圍比較小的情況下，并且對重新生成的變量的精度提出了更高的要求。因此要想防止因逆變整流器停機(jī)時間產(chǎn)生系統(tǒng)再生誤差，可以利用“聯(lián)機(jī)控制”輸出值。控制系統(tǒng)性能的差異一般不是由控制原理造成，更多的是取決于各個型號的電機(jī)的質(zhì)量。
1.2測速裝置/“無傳感器 ”
控制概念是否依然按原來需要一個分辨率較高的累加測速裝置或者在沒有測速反饋的情況下某電動機(jī)是否能正常工作是許多用戶關(guān)心的問題。實(shí)際上這種“無傳感器”系統(tǒng)只宜使用于頻率為零時，且受到一定的限制。然而在經(jīng)過開發(fā)后，這類產(chǎn)品的適用范圍會擴(kuò)大，在許多原來需要測速裝置的場合都可以使用。通過利用測速裝置來補(bǔ)充完善“無傳感器”系統(tǒng)可以使其滿足更高的要求，在使用的過程中只需結(jié)合具體要求，選取合適的測速裝置即可。
1.3參數(shù)靈敏度
在使用過程中，需要保證電動機(jī)的數(shù)據(jù)處于正確的使用狀態(tài)，研究振動對控制質(zhì)量的影響意義重大。這些概念通過電動機(jī)的銘牌就可以獲知，從而可以通過計算獲知電動機(jī)的其他信息，因?yàn)樵陔妱訖C(jī)工作的過程中會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致這些量有一定的變化。
2.對電動機(jī)的要求
2.1力矩特性
在力矩這方面現(xiàn)代裝置并沒有特殊的要求，標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的物理上有益的“硬”特性以及在老電梯改造中可能遇到的普通4/16極電梯電動機(jī)的“軟”特性都可以適應(yīng)。在老式電梯的改造工程中因?yàn)閼T性輪的質(zhì)量可以省略，導(dǎo)致對力矩的要求降低，所以老式電梯電動機(jī)最大力矩的下限值對電梯的改造并無影響。當(dāng)系統(tǒng)對“軟”特性提出要求時，增大了電動機(jī)的損耗，從而降低了選購的靈活性。
2.2標(biāo)準(zhǔn)電壓/特殊電壓
一些控制概念對輸出電壓有限制，要求輸出電壓不能達(dá)到電網(wǎng)電壓的滿值。通常這類變頻器控制的電動機(jī)都裝有特殊的電壓設(shè)計，然而現(xiàn)代變頻器所控制的電動機(jī)都是400伏特的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
2.3電網(wǎng)電流限定
變頻器的電流限定不會限定輸入電流值，因?yàn)榭赡軙a(chǎn)生額外的電網(wǎng)電流損耗減少，實(shí)際上輸入電流決定于實(shí)際功率的輸出值，而變頻器真正限制的是輸出的電流。這樣就可以保證不論調(diào)節(jié)量和荷載多大，電網(wǎng)電流最大的消耗量為一個確定的減少量。力矩/速度范圍應(yīng)與電梯實(shí)際力矩的范圍相對應(yīng)。當(dāng)超出電流或力矩的要求時，控制系統(tǒng)可以自動適應(yīng)運(yùn)行的曲線，不會對舒適運(yùn)行產(chǎn)生影響是充分發(fā)揮這一優(yōu)點(diǎn)的前提。
3.電梯控制
3.1設(shè)定速度值
在電梯中使用變頻器，最低標(biāo)準(zhǔn)是為了使運(yùn)行時感覺舒適而設(shè)定的S形運(yùn)行曲線。在結(jié)束運(yùn)行時，速度為平層速度，直到停層開關(guān)，電梯在平層位置?？?。根據(jù)不同的系統(tǒng)，位置控制系統(tǒng)可以運(yùn)用到停層開關(guān)到平層位置，也可以采用簡單的方法，電梯轎廂減速通過機(jī)械制動裝置來實(shí)現(xiàn)，一直到最后電梯停止。
3.2制動與起動
在短的使用時間內(nèi)，要想保證運(yùn)行時的舒適性，就要保證在制動器打開和閉合時對運(yùn)行的性能沒有任何影響。在使用脈沖測速裝置時會自動探測制動器的打開時間，變頻器則會設(shè)定對應(yīng)的保持力矩。在此過程中保持力矩是自動計算的，所以起動時沒有抖動感，并且不受荷載的影響。當(dāng)使用測速反饋時，在變頻器上用參數(shù)設(shè)定機(jī)械制動裝置的打開時間，然后根據(jù)設(shè)定值指示器會自動延遲啟動。在運(yùn)行結(jié)束時至制動器完全閉合都會存在電氣保持力矩，所以測速反饋功能并不會影響制動器的閉合時間。
3.3運(yùn)行時間
在電梯的運(yùn)行過程中不僅要考慮舒適感，同時還要保證運(yùn)行時間是最優(yōu)的。通常使用的“中間速度”并不是最佳的方案，所以在實(shí)際運(yùn)行的過程中采取一定的措施逐漸向正常運(yùn)行的曲線糾正，普通的運(yùn)行曲線指示器具有一定的缺點(diǎn)，第一，必須手動優(yōu)化運(yùn)行曲線，以到達(dá)給定的標(biāo)定制動距離；第二，如果要求在某固定時間必須到標(biāo)定的位置，則會限制一部分。要想避免這些缺點(diǎn)，則需要采用新的方案：在速度控制曲線發(fā)生器上應(yīng)用在線位置控制。一旦發(fā)出運(yùn)行指令，就會以時間控制的方法，設(shè)定值增大至到制動標(biāo)定的位置，與參數(shù)化的運(yùn)行曲線數(shù)據(jù)對應(yīng)。如果到達(dá)制動標(biāo)定的位置，這時在線位置控制器開始工作。結(jié)合剩下的距離，將所有參數(shù)化運(yùn)行的曲線參數(shù)考慮在內(nèi)，時間優(yōu)化運(yùn)行的速度計算到平層的位置。到制動標(biāo)定點(diǎn)的位置沒有時間限制是很重要的一點(diǎn)。在任何時候到達(dá)制動標(biāo)定位置，在線位置控制裝置都會計算可達(dá)到的最大速度時的時間優(yōu)化行程。一般簡單的系統(tǒng)需要適當(dāng)?shù)难娱L平層距離或減小加速度。到現(xiàn)在為止，仍需要假設(shè)行程結(jié)束時，電梯通過平層開關(guān)的速度為平層速度，最終?？吭谄綄拥奈恢谩?/p>
4.小結(jié)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，將變頻器技術(shù)應(yīng)用到電梯系統(tǒng)中可以提高電梯的運(yùn)行性能，通過在電梯系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器以及智能功能的開發(fā)標(biāo)志著曳引電梯技術(shù)達(dá)到一個新的高度。然而隨著變頻器技術(shù)的應(yīng)用，對電梯的維修和維護(hù)提出了更高的要求，應(yīng)培養(yǎng)相關(guān)的人才，做好變頻器技術(shù)工作。
【參考文獻(xiàn)】
[1]虞暉華.基于DSP和變頻器的電梯門機(jī)控制系統(tǒng)[J].輕工機(jī)械，2013，31（4）：52-53.
[2]陳英杰，孫麗.電梯變頻器的技術(shù)探討[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2012，10（11）：85-86.
[3]于生渠.DSP和變頻器技術(shù)在電梯門機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2014，2（43）：156-158.
