MM440型變頻器在電梯控制系統(tǒng)中的應用

張靖輝

（鄭州市電子信息工程學校，河南 鄭州 450007）

0 引言

目前電梯已經在人們的生活中得到了普遍的應用，它被廣泛的應用于各種住宅和商場等地[1]。我國的電梯控制系統(tǒng)都是利用控制器PLC和變頻器配合作用來完成的，其中PLC的主要作用就是對變頻器所輸入的信號進行控制，通過變頻器的不斷調節(jié)來控制電動機的轉速，在這個過程中可以控制變頻器的相關數值來保持電梯轎廂運行的平穩(wěn)度，從而控制電梯轎廂的運行狀態(tài)，給乘客帶來更好的乘梯體驗[2]。因此變頻器在電梯運行過程中發(fā)揮著不可缺少的作用。

1 MM440型變頻器概述

1.1 MM440型變頻器的主要結構和各自作用

西門子MM440型變頻器是利用電力半導體的通斷作用來對電動機的電源頻率進行改變，從而實現控制電動機轉動速度的目的。MM440型變頻器主要由三個部分組成，第一個是整流單元部分，此部分的主要作用是將交流電源轉化為直流電。第二個是逆變器部分，其主要作用就是將直流電轉換為不同頻率的方波。第三個是控制器部分，它的主要目的就是對輸出的方波進行控制，從而有效的控制交流電的輸出頻率。以下是MM440型變型器的結構圖：如下所示：

圖1 MM440型變速器的結構框圖Fig.1 Structural block diagram of MM440 transmission

如圖所示，MM440變型器在工作時MM440型變頻器在工作過程中，首先是通過整流器將交流電源轉化為直流電，然后再通過逆變器把直流電轉換為交流電輸出波形的方波，達到所需要的頻率。

1.2 MM440型變頻器的調速原理

根據電動機的調速公式n=60f/p(1-s)，改變供電頻率f、電動機的磁極對數p及轉差率s都可以達到改變轉速的目的。在公式中，根據分析可知，通過改變磁極對數p和轉差率s來改變電機轉速都有不可避免的不足，所以要想實現電動機的準確調速，最好的途徑就是通過改變電源的頻率f進行調速。MM440型變頻器的就是通過改變電源頻率來改變發(fā)動機的轉速的[3]。變頻器調速的主要特點就是它可以進行無極調速，其調速范圍比較廣，而且精確度也很高，因此在調速過程中可以達到準確控制電動機轉速的目的。目前通用型的變頻器在我國自動化控制過程中已經有了非常廣泛的應用。但必須要注意的是，在對電動機的轉速進行調節(jié)的過程中要盡可能的保證電動機的主磁通不變。根據相關的實際情況得知，當變頻器對電動機進行調速控制操作的時候，它輸出的頻率與電壓之間是成一定規(guī)律變化的，這樣才能保證變頻器的正常工作。

2 變頻器的特點和運行原理

2.1 變頻器的特點

2.1.1 功能趨于多樣化

近些年來隨著電子元器件的不斷發(fā)展，變頻器也在不斷地發(fā)展完善，功能也從單一的調速功能而發(fā)展為具有可視化功能和聯(lián)網功能，不僅能夠實現電動機的調速，還能有效的實現多種控制形式和多種自我保護功能，有些變頻器產品的單機容量甚至已經可以達到1800KVA。因此，隨著未來自動化控制的要求越來越高，變頻器的應用范圍將會越來越廣泛，變頻器的容量也會不斷的擴大，給人們的生活帶來更多的便利[4]。

2.1.2 結構趨于小型化

近些年來隨著電子元器件的不斷小型化，變頻器的控制電路板的相關結構也在不斷的小型化，越來越多的控制電路都大規(guī)模的應用集成電路，而且數字控制技術也在變頻器中得到了廣泛的應用，這些改變都在一定程度上推動了變頻裝置的體積趨于小型化，且不斷的朝著這個方向發(fā)展。

2.2 變頻器的運行原理

2.2.1 回饋與整流電路

回饋與整流電路的基本功能就是利用整流將主電路網絡三相交流電轉變成直流電，然后再通過交流電源的方向向逆變器中傳遞[5]。在電梯運行過程中，當電梯處于制動或者減速狀態(tài)時，變頻器能夠向主電路網路中及時的回饋再生電能。IPM與IGBT模型時電梯主電路所經常應用的器件，因此在實際分析此系統(tǒng)運行狀況時，不能僅把該電路作為整流器，此電路還能夠作為逆變器來使用。

2.2.2 控制電路

控制電路的核心部位主要是由PLC或者計算機組成的?？刂齐娏鞯幕倦娏魅缦滤荆弘娞輹㈦娏?、位置和速度等信息發(fā)送給電氣傳動系統(tǒng)，會生成PWM等診斷能力比較強的信號。然后控制電路的核心環(huán)節(jié)在接收到相對應的指令后會主動的對各類信號進行邏輯處理，在信號處理完畢后，就能夠將起、停等各種信號傳遞給變頻器。變頻器在接收到信號之后就會向控制電路部分傳送電梯工作狀態(tài)的對應信號，此時電梯就會建立一個雙向的聯(lián)絡關系，此時電梯就能夠維持正常運行。

3 MM440型變頻器的容量選擇與在電梯中發(fā)揮的作用

西門子MM440型變頻器的容量選擇是其在使用過程中非常重要的一個因素，因此要根據變頻器的容量與電動機的相關數值，對變頻器的選擇進行具體的考慮。同時也要充分的考慮變頻器實際的負荷電流，在對變頻器的容量進行選擇時，必須要確保變頻器的額定電流要大于電動機的最佳運行電流，這是必須的配置要求[6]。如果變頻器的容量選擇的過小，就會對電動機的輸出力矩造成影響，也就會對系統(tǒng)的正常運行造成比較大的破壞，甚至也會把電動機的繞組損毀。但變頻器的容量選擇大于所需要的數值，電流的相關分量也會增大，與此同時設備的價格會比較貴，增加企業(yè)的資金壓力[7]。因此在通常情況下，只要不影響設備的正常工作，變頻器容量選擇越小，變頻器的選擇就越符合經濟性的要求。MM440型變頻器通過設置相應的參數，可以使電動機自動的切換不同的轉速，讓轎廂按照設定電梯的運行要求進行上升和下降，增速和減速。它還在額定功率、輸出電壓等方面能夠滿足普通電梯的相關要求。比如其中2個參數對電梯的未定運行和舒適感非常重要，速度調節(jié)器比例系數P1460.0 ，速度調節(jié)器積分常數P1462.0，圖2是P1460.0和1462.0的調整情況，圖中A為速度。

給定信號，B、C、D、E、F為反饋信號，B為P1460和P1462都偏小，C為1460偏小，但高速事震動小，低速控制效果比較差。E輕微超調，P1460偏大，P1462偏小，低速時控制效果好，但高速時會有一些振動。F為嚴重超調P1460太大，P1462偏小。D的效果最好，調整時先進可能的加大P1460，到不產生超調為止，之后在盡可能加大P1462，以不產生振蕩為止。

圖2 P1460.0和1462.0的調整情況圖Fig.2 Adjustments diagram of P1460.0 and 1462.0

因此，西門子MM440變頻器是整個電梯控制系統(tǒng)中一個非常重要的元件，除此之外，MM440型變頻器還有一個重要的作用，就是它的內部設置了通信口，可以通過通信口來對電梯的運行速度及時的反饋，通過這種方法來進一步的提高電梯運行的穩(wěn)定性[8]。

4 MM440型變頻器在電梯控制系統(tǒng)中的應用

4.1 變頻器對電梯轎廂的控制

在電梯轎廂快要到達乘客所需要的樓層位置時，電動機就需要減速運行，這就需要變頻器降低輸出頻率，控制電動機降低轉動速度，從而使轎廂得以減速，緩慢運行，當轎廂底部與目標樓層完全平層時，變頻器停止輸出頻率，使得轎廂完全停止，以便乘客安全下梯。在這個過程中，變頻器根據電梯的控制要求，不斷的接受由控制器PLC發(fā)出的指令，不斷的調整輸出頻率，使得轎廂平穩(wěn)的運行，使乘客獲得舒適的乘梯體驗[9]。

4.2 變頻器調速的安全問題

變頻器安全的運行，主要就是利用控制系統(tǒng)的一些安全措施，例如在電源處連接交流電抗器，它能充分的降低電源電壓不平衡所帶來的不利影響。在實際的操作過程中，變頻器的輸入側還會安裝一些噪聲濾波器，可以最大程度的減少電梯工作時做產生的噪音。當變頻器與電動機之間的距離大于一定的數值時，為了防止線路太長而引起電容干擾電路運行的現象，在實際的操作過程中，往往會在輸出側采取一些屏蔽措施。在電動機處于發(fā)電狀態(tài)時電梯重載下降，在這種狀態(tài)下需要外加一定的制動電阻來保證電梯的穩(wěn)定運行，爭取絕對的保證乘客的安全[10]。

5 結論

隨著我國電梯行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的新技術也會運用到電梯行業(yè)之中。西門子MM440型變頻器的調速作用在電梯運行過程中發(fā)揮了非常重要的作用。變頻器在電梯控制系統(tǒng)中不僅發(fā)揮著控制轎廂運行速度的作用，同時也能有效的節(jié)約電能，這很符合現有的可持續(xù)發(fā)展的理念。還能夠增加乘客乘坐電梯時的舒適感，提高了電梯的運行效率，為電梯帶來了更加優(yōu)質的用戶體驗。