引言 iAStar電梯專用變頻器獨特的全領(lǐng)域、全自動力矩提升功能在電梯拖動中能獲得良好的舒適感和穩(wěn)定性。 可以接受控制器如PLC等的多段速頻率指令或者模擬電壓、電流指令;可以通過自學(xué)習(xí)適應(yīng)各種電機(jī)并獲得良好的矢量控制特性;低速下平穩(wěn)啟動性極好;硬件可靠性與性價比極高。 VVVF型電梯的基本原理 根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為: n=60f （1-s）/p 上式中: f為定子的電源頻率; p為極對數(shù); s為轉(zhuǎn)差率; n為轉(zhuǎn)速。 因此，交流電機(jī)可有以下幾種調(diào)速方法: （1） 改變電機(jī)極對數(shù)p，可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。這是交流雙速梯采用的調(diào)速方法。 （2） 通過調(diào)整定子繞組電壓大小來改變轉(zhuǎn)差率s, 以達(dá)到調(diào)速目的。這是交流調(diào)速梯采用的調(diào)速方法。 （3） 改變定子電源頻率f也可達(dá)到調(diào)速目的，但f最大不能超過電機(jī)額定頻率。電梯作為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速時為保持最大轉(zhuǎn)矩不變，根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式M=CmФIcosφ式中Cm為電機(jī)常數(shù)，I為轉(zhuǎn)子電流，Ф為電機(jī)氣隙磁通，cosφ為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)。必須保持Ф恒定，又根據(jù)電壓公式U=4.44fWkФ，式中U為定子電壓，f為定子電壓頻率，W為定子繞組匝數(shù)，k為電機(jī)常數(shù)，必須保持U/f為常數(shù)，即變頻器必須兼?zhèn)渥儔鹤冾l兩種功能簡稱為VVVF（Vary Voltage Vary Frequency）型變頻器, 這就是VVVF型電梯的基本控制原理。 選擇功率與其他配件 通常變頻器在電梯應(yīng)用中還需要制動單元與制動電阻，在再生狀態(tài)時獲得足夠的制動力矩; 還需要配置PG速度卡獲得編碼器的速度反饋信號; 在長期發(fā)電機(jī)運行及其他特殊場所還需要配置交流電抗器。變頻器一般按照電機(jī)的功率放大一級選擇，為了獲得變頻器理想的控制性能，一般變頻器功率應(yīng)當(dāng)滿足下式: 變頻器功率≥K×1.732×Vm×Im 其中，K為電流波形校正系數(shù)，Vm為電機(jī)額定電壓，Im為電機(jī)額定電流。 制動單元的選擇 在變頻器應(yīng)用中當(dāng)轎廂空載上升或重載下降時，拖動系統(tǒng)存在位能負(fù)荷下放。電動機(jī)將處于再生發(fā)電制動運行狀態(tài)，使電動機(jī)回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié)給濾波電容器充電。當(dāng)回饋能量較大時，會引起直流環(huán)節(jié)電壓升高發(fā)生故障，電動機(jī)急速減速也會造成上述現(xiàn)象。解決辦法是在變頻器直流環(huán)節(jié)并聯(lián)制動單元和制動電阻。制動單元是變頻器一個可選組件，內(nèi)設(shè)檢測和控制電路，其工作時對變頻器的直流回路電壓進(jìn)行在線檢測。當(dāng)電壓超過設(shè)定允許值時，觸發(fā)制動器晶體管導(dǎo)通，經(jīng)電阻釋放能量維持變頻器的直流母線電壓在正常工作范圍內(nèi)，一個制動單元可并聯(lián)幾個電阻，視工況而定。 電阻的選擇 電阻的選擇非常重要，電阻選擇過大則制動力矩不足，電阻選擇過小則電流過大、電阻發(fā)熱等問題難以解決。一般我們推薦的電阻功率和阻值內(nèi)選擇，對于提升高度較大、電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的情況可以適當(dāng)減小電阻以得到較高的制動力矩，如果最小值不能滿足制動力矩的話，要更換大一級功率的變頻器。 制動單元和制動電阻應(yīng)根據(jù)回饋最大能量及時間來選用。一般制動電阻器的選擇應(yīng)使制動電流Is不超過變頻器的額定電流Ie，制動電阻最大功率Pmax要小于1.5倍的變頻器功率，然后與過載系數(shù)相乘。過載系數(shù)與減速時間和持續(xù)制動時間有關(guān)，具體要廠家提供電阻器過載系數(shù)及參數(shù)樣本。 采用制動電阻消耗電機(jī)再生制動時送回直流回路的電能，變頻器制造廠家通常提供用戶可選件—制動單元及制動電阻。制動過程中，當(dāng)直流電路電壓高于正常電壓70V時，制動單元中的IGBT進(jìn)行直流斬波，使制動電阻流過電流消耗再生電能。 PG卡 PG卡一般選擇PG-B2，僅在編碼器為線輸出或者需要編碼器脈沖在2000p/r時選擇PG-X2，速度卡均可提供最大32分頻輸出，可供控制器計數(shù)使用。 光電編碼器 選用增量式600p/r，推挽放大輸出，A相B相Z相原點信號，軸徑8mm中空型的編碼器。 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由下列部分構(gòu)成: [align=center] 圖1 硬件組成圖[/align] iAStar電梯專用變頻器可實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機(jī)達(dá)到理想輸出。并將無PG的U/f控制、無PG矢量控制、有PG的U/f控制、有PG矢量控制的四種控制方式融為一體，其中有PG矢量控制是最適合電梯控制要求的。容量選擇最好是采用大一數(shù)量級選配，電梯電動機(jī)一般選llkW或15kW的異步電動機(jī)。即11kW的電動機(jī)選15kW的變頻器，15kW的電動機(jī)選18kW的變頻器。 變頻器參數(shù)設(shè)置 由于采用PLC 作為邏輯控制部件，故變頻器和PLC通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量。下面介紹幾個主要參數(shù)的設(shè)置:為了減小啟動沖擊及增加乘客的舒適感, 其調(diào)速系統(tǒng)的速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些，故選C5-01=5,C5-02=2s。為了提高運行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊，故選Dl-02=50Hz, Dl-03=5Hz。檢修慢車頻率可選Dl-09=12Hz。而“S”曲線特性可防止啟動、換速或停止時產(chǎn)生振動, 這在電梯中最為適用, 可使乘坐舒適感大大改善。此外, 該變頻器的故障診斷、檢測、記憶等功能對系統(tǒng)維護(hù)亦非常方便、實用。為了保證平層精度及運行的可靠性, 曳引電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制應(yīng)是閉環(huán)的, 其轉(zhuǎn)速的檢測由和電動機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器完成。必須保證旋轉(zhuǎn)編碼器和電動機(jī)連接時的同心度和可靠性, 以保證速度采樣的準(zhǔn)確度。變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)名牌參數(shù)直接輸入。電梯運行理想曲線如圖2。為使變頻器工作在最佳狀態(tài), 在完成參數(shù)設(shè)置后, 需使變頻器對所驅(qū)動的電動機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí), 其方法是:將曳引機(jī)制動輪與電動機(jī)軸脫離, 使電動機(jī)處于空載狀態(tài), 然后啟動電動機(jī)，變頻器便可自動識別并存儲電動機(jī)有關(guān)參數(shù), 使變頻器能對該電動機(jī)進(jìn)行最佳控制。至此, 變頻器參數(shù)設(shè)置完畢。 [align=center] 圖2 電梯運行理想曲線[/align] 結(jié)束語 本系統(tǒng)投入運行應(yīng)用效果表明該電梯舒適感好, 安全性高, 采用矢量控制變頻調(diào)速節(jié)能效果明顯。節(jié)電率20%以上, 每年節(jié)約電1萬余kWh。維護(hù)費用大幅度降低, 每年可節(jié)約萬余元, 受到用戶好評。