基于變頻技術(shù)的雙速電梯改造研究

張 杰 方國慶

（金華市特種設(shè)備檢測(cè)中心，浙江 金華321000）

0 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，變頻技術(shù)越來越成熟。原來的電梯繼電器無法滿足人們對(duì)電梯使用性能和可靠性越來越高的要求，而變頻技術(shù)在電梯中的應(yīng)用能很好地解決電梯運(yùn)行過程中對(duì)速度變換的要求，并且采用變頻器更加安全可靠，維修使用更簡單，因此變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，成為目前電梯行業(yè)研究的焦點(diǎn)之一。

1 變頻技術(shù)

變頻技術(shù)實(shí)際是變頻變壓技術(shù)，其在改變電源頻率的同時(shí)改變電源的電壓。基于變頻技術(shù)的成熟廣泛使用的產(chǎn)品就是變頻器，變頻器的作用是把原有固定頻率的交流電轉(zhuǎn)變成連續(xù)可調(diào)的交流電，也被稱為VVVF。變頻過程如圖1所示。

圖" 變頻過程

變頻器以改變電機(jī)頻率和電壓來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，最為常見的變頻技術(shù)有直接變頻（交—交變頻技術(shù)）和間接變頻（交—直—交變頻技術(shù)）。

（1）直接變頻技術(shù)：是指把交流電變成頻率相對(duì)較低的交流電，其大量使用在功率較大的交流調(diào)速電路中。該技術(shù)由于最高輸出頻率大約是電網(wǎng)頻率的1／3，節(jié)能效果差，目前，這種傳統(tǒng)的變頻技術(shù)在變頻領(lǐng)域已逐漸被淘汰。

（2）間接變頻技術(shù)：就是把電網(wǎng)中的交流電先整流成直流電，再把直流電變頻為符合要求的交流電，變頻的方式又分方波變頻和諧振變頻。間接變頻電路主要由整流器、濾波環(huán)節(jié)及逆變器組成，變頻器在工作過程中先把三相交流電通過橋式整流成直流電，經(jīng)過微處理器的調(diào)控處理后，再將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率都可調(diào)的三相交流電，然后采用正弦脈寬調(diào)制方法將電流輸出到需要調(diào)速的電機(jī)中。

變頻調(diào)速技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)繼電器技術(shù)具有非常好的節(jié)能和調(diào)速性能，應(yīng)用到電梯控制中，能很好地完成電梯的速度調(diào)控。

2 雙速電梯與變頻電梯比較

（1）雙速電梯的變速系統(tǒng)采用變極調(diào)速方式，即用雙繞組三相異步電機(jī)來調(diào)速。這種電梯的運(yùn)動(dòng)過程主要包括啟動(dòng)→快速→慢速→慣性停車4個(gè)階段。電梯在運(yùn)行過程中，電流的轉(zhuǎn)變比較大，速度轉(zhuǎn)換非?？欤@就是乘客在乘坐電梯時(shí)，有時(shí)會(huì)感覺到震動(dòng)、受驚嚇、眩暈的原因。這種電梯技術(shù)簡單、價(jià)格低，原來的很多電梯都采用這種技術(shù)，目前已被逐步取代。但由于其成本低、性能高，大部分曳引式貨梯還采用這種雙速變極調(diào)速方法。

（2）變頻調(diào)速電梯具有更可靠、更快速、更精確的特點(diǎn)，在電梯運(yùn)行過程中能很好地滿足速度變換要求。該種電梯舒適度高、運(yùn)行速度快。變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)基于變頻調(diào)速原理，電梯專用的變頻調(diào)速控制器主要以16位和32位的微處理器為核心，實(shí)現(xiàn)控制和驅(qū)動(dòng)功能，變頻器能實(shí)現(xiàn)端子正反轉(zhuǎn)、多段速度控制、啟停等多種操作。通過有關(guān)技術(shù)參數(shù)設(shè)定能夠?qū)崿F(xiàn)矢量控制，在電梯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中調(diào)速控制主要包括減速平層、再平層和啟動(dòng)加速：1）減速平層控制：能在減速后將運(yùn)行速度經(jīng)爬行轉(zhuǎn)為零速，以保證電梯舒適性；2）再平層控制：即電梯停止后沒有準(zhǔn)確停在平常位置而進(jìn)行的再平層校正，是一種微調(diào)；3）啟動(dòng)控制：是一個(gè)指令順序命令，能夠保證電梯安全，不產(chǎn)生沖頂跟溜梯現(xiàn)象。

通過對(duì)比可知，變頻調(diào)速電梯具有更優(yōu)異的控制系統(tǒng)，調(diào)速性能和節(jié)能潛力更佳，能夠通過PLC和變頻器在電梯控制系統(tǒng)的應(yīng)用，完成計(jì)算機(jī)精確調(diào)節(jié)控制，有利于提高電梯運(yùn)行效率，使電梯獲得更好的運(yùn)行性能。

3 變頻技術(shù)應(yīng)用于雙速電梯改造

雙速電梯的舒適度、安全性都要低于變頻調(diào)速電梯，如果直接將雙速電梯直接替換為變頻調(diào)速的新電梯，成本會(huì)非常高。而通過對(duì)雙速電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改造，也可實(shí)現(xiàn)電梯的變頻變壓調(diào)速，還能降低成本。變頻變壓電梯控制原理如圖2所示。

圖- 變頻變壓電梯控制原理

雙速電梯改造主要包括電梯控制系統(tǒng)改造和主機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)改造兩個(gè)部分，改造步驟如下：第一步，將舊編碼器更換為變頻技術(shù)編碼器，新編碼器要安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上（具體而言就是安裝在電機(jī)中心軸上）；第二步，重新設(shè)置安全信號(hào)，安全信號(hào)主要包含制動(dòng)器信號(hào)、超載信號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、換速信號(hào)、門鎖信號(hào)、開關(guān)門信號(hào)及安全回路信號(hào)等，要把原來的所有安全信號(hào)全部輸入到新的控制系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)指令點(diǎn)上去，所有信號(hào)輸入設(shè)置完成后，要對(duì)變頻系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)重新進(jìn)行設(shè)置并校正；最后一步，變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行自檢，這個(gè)過程完成后，雙速電梯就改造完成，可以正常運(yùn)行了。變頻系統(tǒng)在自檢時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)電梯運(yùn)行過程中的故障，對(duì)其進(jìn)行有效識(shí)別，并進(jìn)行報(bào)告，這樣維修人員就能快速有效地發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)對(duì)存在的故障點(diǎn)進(jìn)行修理。

經(jīng)過改造，傳統(tǒng)的雙速電梯變?yōu)榱烁酉冗M(jìn)的變頻調(diào)速電梯，從而有效地提高了電梯的運(yùn)行效率，減少了運(yùn)行過程中的不平穩(wěn)現(xiàn)象，提高了電梯的舒適度。該改造過程并不復(fù)雜，并且性價(jià)比非常高，還能有效節(jié)能，減少振動(dòng)，延長電梯使用壽命。

4 結(jié)語

電梯是人們上下樓的交通工具，其運(yùn)行時(shí)的舒適感非常重要，電梯啟動(dòng)、減速和平層的運(yùn)行過程都要平穩(wěn)，而傳統(tǒng)雙速電梯舒適性差，相比來說變頻調(diào)速電梯運(yùn)行更科學(xué)合理，基于變頻變速技術(shù)對(duì)電梯進(jìn)行改造，能有效改善電梯的使用效果。變頻調(diào)速電梯能耗下降明顯，據(jù)統(tǒng)計(jì)可節(jié)能20%以上，因而具有更好的環(huán)保效益和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，對(duì)原來的雙速電梯進(jìn)行變頻技術(shù)改造非常必要且可行，它是電梯發(fā)展和應(yīng)用的一種趨勢(shì)。

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