電梯驅動和控制原理.ppt

1、電梯的驅動,電梯的驅動模型,電梯驅動系統(tǒng)的主要部件,1、主開關，具有過載斷路能力的空氣開關。 2、輸入端電抗器； 3、電力整流器件； 4、再生能量釋放通路，包括散熱電阻、能量回饋 裝置，能量收集和釋放裝置； 5、驅動控制微機板； 6、電力逆變器件； 6、電流采樣裝置； 7、電動機； 8、位置傳感器,一、電氣主開關,1、每臺電梯都需配一個獨立的主開關,2、主開關具備切斷電梯正常使用情況下最大 電流的能力。 3、主開關不切斷如下電路： a、轎廂照明和通風； b、轎頂電源插座； c、機房、滑輪間的照明 d、機房、滑輪間和底坑電源插座； e、電梯井道照明； f、報警裝置,電抗器,電抗器的作用：濾波、限

2、流,電力整流器,整流器的作用：將交流變成直流,再生能量釋放,1、電動機在發(fā)電狀態(tài)時，發(fā)出的電能存放在 驅動系統(tǒng)濾波電容中，會引起電容兩端電 壓的急劇上升，若不釋放這些電能，電壓 的持續(xù)上升會損壞控制系統(tǒng)的電子器件以 及電力電子器件，甚至引起人身傷亡事 故，電壓上升到一定值時必須采取措施進 行釋放,2、再生能量的處理方式 a、電阻發(fā)熱損耗掉； b、回饋到電網； 要點：相位同步（需要處理器+PLL實現(xiàn),motor,grid,c、利用超級電容，在電動機發(fā)電時存儲能量，電動 機出力時釋放能量,驅動控制微機板,微機控制板的基本框架,轎廂控制CPU,電機控制CPU,通訊控制CPU,雙口RAM,雙口RAM,

3、輸入 信號,輸出 信號,模擬 信號,SVPWM,CAN,CAN,電力逆變器件,IPM:智能功率模塊 特點：集成了驅動電路和保護電路，外部支持電路簡單,IGBT:絕緣門雙極晶體管 特點：容量大，單純的變換原件，不含輔助 電路，外部支持電路相對復雜,電流采樣裝置,霍爾傳感器：應用霍爾效應檢測電流的器 件,毫歐電阻+隔離放大器采樣： 利用歐姆定律進行的采樣。 特點：成本低，精度高，漂移小 缺點：流過的電流較小，小于100A,電動機,電動機是一個電磁強耦合，系統(tǒng)模型復雜、 階高的能量轉換器,位置傳感器,1、光電編碼器 將轉速轉化成脈沖頻率的裝置,2、絕對位置編碼器 特點：有絕對位置信號，解析度高，同時

4、 解析成本也高,電機控制原理,坐標變換,靜止坐標系a-b-c軸到 軸的轉換,靜止坐標系 到同步旋轉坐標系 的轉換,其逆變換為,同步旋轉坐標下永磁電機的數(shù)學模型,各個變量的意義,電機控制中的電流環(huán)的任務就是解算電機的 電壓方程。電機控制的計算框圖如下,變頻器整流及其逆變器的結構,motor,PG,控制板,SVPWM,速度環(huán)：處理速度給定和反饋的運算環(huán)節(jié)。 從轉矩與系統(tǒng)轉速的關系可知，要調節(jié)轉速，其 根本是調節(jié)電機的轉矩輸出,電梯控制原理,電梯控制的目標 1、可靠實現(xiàn)國標GB7588規(guī)定的各項功能； 2、實現(xiàn)具有自己特色的附加功能,電梯控制的一些重要內容,一、制動系統(tǒng) 1、制動系統(tǒng)的電氣控制器電路

5、必須能可靠工作,制動系統(tǒng),機械系統(tǒng),電氣系統(tǒng),控 制 器,驅 動 器,電 源,電 磁 鐵,反 饋 信 號,電 磁 鐵,大 力 彈 簧,閘 瓦,2、電梯停止時，其中一個接觸器的觸點未打 開，最遲到下一次運行方向改變時，應防 止電梯再運行；電梯的每次啟動和停止必 須檢測給制動器供電的接觸器的觸點可靠 動作； 3、電梯的電動機發(fā)電時，應防止電動機向制 動系統(tǒng)饋電； 4、打開制動系統(tǒng)的電源時，制動系統(tǒng)要無延 遲的有效制動,5、對于向上移動裝有額定載重量的轎廂所需 的操作力大于400N，需設置一個緊急電 動運行的電氣裝置,緊急電動運行,蓄電池,操作開關,二、轎廂運行速度 1、電源為額定頻率，電動機施加額

6、定電壓 時，電梯轎廂在半載，向下運行到行程中 段（除去加速和減速段）的速度，不得大 于額定速度的105%，也不得小于額定速 度的92,2、以下模式下的速度值不得大于額定速度的 105%： a、平層運行 b、再平層運行 c、檢修運行 d、緊急電動運行 e、對接運行,三、停止狀態(tài)的檢查 1、必須用兩個獨立的接觸器切斷電源，接觸 器的觸點應串聯(lián)在電源電路中。電梯停止 時，如果其中一個接觸器的主觸點未打 開，最遲到下一次運行方向改變時，必須 防止轎廂再運行,2、電動機的電流控制： 用兩個獨立的接觸器切斷電動機的電流； 電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸 點未打開，最遲到下 一次運行方向改變 時，必須

7、防止轎廂再運行,3、電機供電和控制電路的構成： 切斷各相電流的接觸器 至少在每次改變運行方向之前應該釋放接 觸器線圈。如果接觸器未 釋放，應防止轎廂的再運行。 用來阻斷靜態(tài)元件中電流流動的控制裝置 微處理器、關斷信號。 用來檢驗電梯每次停車時電流流動阻斷情 況的監(jiān)控裝置 微處理器、電流傳感器、ADC 在正常停車期間，如果靜態(tài)元件未能有效阻斷電 流的流動，監(jiān)控裝置應使接觸器釋放并防止電梯 再次運行,四、減速的監(jiān)控 1、在井道的兩端設立強制減速開關； 2、轎廂速度控制器檢測到減速開關后無條 件減速,3、 電機控制器檢測到減速開關信號后，強 制給出速度上限，自動減速到較低的速 度值,控制系統(tǒng)的給定曲

8、線,驅動系統(tǒng)的上限曲線,五、電動機運轉時間限制器 1、電梯要設有電動機運轉時間限制器，在下 述情況下使電梯停止轉動并保持停住狀 態(tài)： a、當啟動電梯時，曳引機不動； b、轎廂或對重向下運動時由于故障而 停住，導致曳引繩在曳引輪上打滑,2、電動機運轉時間限制器應不大于下列兩個 時間值的較小值時起作用： a、45S b、電梯運行全程的時間再加上10S。若運 行全程時間小于10S，則最小值為20S,3、電梯出現(xiàn)超時運行后，控制系統(tǒng)將強行停 止電梯運行，恢復正常運行只能通過手動 復位?；謴蛿嚅_的電源后，曳引機無需保 持在停止位置。 4、電動機運轉時間限制器不應影響到轎廂檢 修運行和緊急電動運行,六、電

9、梯電氣系統(tǒng)的保護 1、直接與主電源連接的電動機應進行短路保 護。 2、直接與主電源連接的電動機應采用自動斷 路器進行過載保護、該保護應切斷電動機 的所有供電。 3、如果電動機具有多個不同電路供電繞組， 則1、2中的規(guī)定適用于每一繞組,4、如果電動機是由電動機驅動的直流發(fā)電機 供電時，則該電梯電動機也應設過載保 護。 5、如果一個裝有溫度監(jiān)控裝置的電氣設備的 溫度超過了其設計溫度，電梯不應該繼續(xù) 運行，此轎廂停站后，以便使乘客離開轎 廂。電梯應在充分冷卻后才能自動恢復正 常運行,七、故障分析 1、 可能出現(xiàn)的故障： a、無電壓； b、電壓降低； c、導線（體）中斷； d、對地或對金屬構件的絕緣損

10、壞； e、電氣元件的短路或斷路以及參數(shù)或功能的改 變，如電阻器、電容器、晶體管、燈等,f、 接觸器或繼電器的可動銜鐵不吸合或 吸合不完全； g、接觸器或繼電器的可動銜鐵不釋放； h、觸點不斷開； i、觸點不閉合； j、錯相,2、第1項中所列出的任何單一電梯電氣設備故障， 其本身不應成為導致電梯危險故障的原因。 3、如果電路接地或接觸金屬部件而造成接地，該電 路中的電氣安全裝置應確保實現(xiàn)如下任務： a、使電梯主動主機立即停止運轉；或 b、在第一次正常停止運轉后，防止電梯主機 再次啟動。 恢復電梯運行只能通過手動復位,八、安全回路 1、安全回路應能滿足有關出現(xiàn)故障時的要求。 2、如果第一故障與隨后

11、的第二故障組合導致危險 情況，那么最遲應在第一故障元件參與的下一 個操作程序中使電梯停止。 只要第一故障仍存在，電梯的所有進一步操作 都是不能進行的,3、如果兩個故障組合不會導致危險情況，而 它們與第三故障組合就會導致危險情況 時，那么在前兩個故障元件中任何一個參 與的下一個操作程序中使電梯停止。 4、如果存在三個以上故障同時發(fā)生的可能性，則安 全電路應設計成有多個通道和一個用來檢查各通 道的相同狀態(tài)的監(jiān)控電路。 如果檢測到狀態(tài)不同，則電梯應被停止。 對于兩通道的情況，最遲應在重新啟動電梯之 前檢查監(jiān)控電路的功能。如果發(fā)生故障，電梯 是不能的重新啟動的,7、含有電子元件的安全電路是安全部件，需

12、 要按照安全部件的標準進行試驗,九、電梯的控制 1、正常運行控制 電梯的正常控制是指電梯響應用戶外召指令、轎廂指令而運行的最常用控制動作序列。包括啟動、加加速、勻加速、加速圓角、勻速、減速圓角、勻減速、減減速、停止，這8個過程。運行曲線如下圖示,電梯速度曲線,加速度曲線,2、門開著情況下的平層和再平層控制 a、一般情況下電梯在平層完畢后才進行 開門，有些客戶為了提高運行效率， 要求電梯運行到門區(qū)后就進行開門， 在運行中開門。 b、由于轎廂時懸掛在鋼絲繩上，當電梯 的行程較長時，鋼絲繩的伸縮是一個 不可忽視的因素，此時需要有一個再 平層的動作來消除這種因素帶來的潛 在危險,c、 平層速度不大于0

13、.8m/s。 d、再平層速度不大于0.3m/s,3、檢修運行控制 為了便于檢修和維護，在控制屏、轎頂裝一個易于操作的檢修控制裝置，該裝置由一個能滿足電氣安全裝置要求的檢修運行開關操作。 開關應是雙穩(wěn)態(tài)的,a、進入檢修狀態(tài)后，要取消下列的功能操作： 正常運行控制，包括任何自動門的操作； 緊急電動運行； 對接操作運行。 只有再一次操作檢修開關，才能使電梯重新恢復正常 運行。 b、電梯運行應依靠持續(xù)撳壓按鈕，此按鈕應有防 止誤操作 的保護，并應清楚的標明運行方向； c、控制裝置也應包括一個符合規(guī)定的停止裝置； 通常的做法是配一個停止開關，停止開關動作后，安全回路被切 斷，電梯無法再運行,d、轎廂速度

14、不應大于0.63m/s； e、不應超過轎廂的正常運行范圍； 檢修運行時，上限位開關、下限位開關動作時要停止 電梯的運行 f、 電梯的運行應仍依靠安全裝置。 安全回路斷開后要禁止電梯的再運行,4、緊急電動運行控制 對于人力操作提升裝有額定載重量的轎廂，所需力大 400N 的電梯主機，其機房內應設置一個符合安全電氣裝 置的緊急電動運行開關。 電梯主機由正常的電源供電或備用電源供電。備用電 源一般用蓄電池或UPS來實現(xiàn)。 緊急電動運行時需滿足如下條件： a、允許從機房內操作緊急電動運行開關，由持續(xù)撳 壓具有防止誤操作保護的按鈕控制轎廂運行。運 行方向應清楚的標明,b、 緊急電動運行開關操作后，除由該

15、開關控制的以外，要 防止轎廂的一切運行。檢修運行一旦實施，則緊急電動 運行應失效； c、 緊急電動運行開關動作后要使下列電氣裝置失效： 安全鉗上的電氣安全裝置； 限速器上的電氣安全裝置； 極限開關； 緩沖器上的電氣安全裝置。 d、緊急電動運行開關及其操縱按鈕要設置在使用時易于直 接觀察電梯主機運行的地方； e、轎廂速度不能大于0.63m/s,5、對接操作運行控制 根據GB75882003中規(guī)定，滿足下列條件時，允許轎 廂門打開時運行，以便裝卸貨物： a、轎廂只能在相應平層位置以上不大于1.65m的區(qū)域 內運行； b、轎廂運行要受一個符合要求的定方向的電氣安全裝 置限制，只能向上運行； c、運行

16、速度不應大于0.3m/s； d、層門和轎門只能從對接側被打開； e、從對接操作的控制位置應能清楚地看到運行的區(qū) 域,f、只有在用鑰匙操作的安全觸點動作后，才可進行對接操作。 此鑰匙只有處在切斷對接操作的位置時才能拔出，鑰匙應只 配給專門負責人員，同時應供給他使用鑰匙防止危險的說明書。 g、鑰匙操作的安全觸點動作后： 應使正常運行控制失效； 僅允許用持續(xù)撳壓按鈕使轎廂運行，運行方向應清楚標明； 鑰匙開關本身或通過另一個符合電氣安全裝置要求的電氣開關可 使下列裝置失效： -相應層門門鎖的電氣安全裝置； -驗證相應層門關閉狀況的電氣安全裝置； -驗證對接操作入口處轎門關閉狀況的電氣安全裝置,h、檢修

17、運行一旦實施，則對接操作應失效； i、 轎廂內應設置一停止裝置,6、載量控制 1）、在轎廂超載時，電梯上的一個裝置應防止電梯正 常啟動及再平層。 2）、超載是指超過額定載荷的10%，并至少為75kg。 3）、在超載情況下： a、轎內應有音響和（或）發(fā)光信號通知使用人員； b、動力驅動門應保持在完全打開位置； c、手動門應保持在未鎖狀態(tài),十、電梯的控制信號 輸入信號 1、來自井道內的信號 - 底坑急停開關 - 轎廂緩沖器開關 - 對重緩沖器開關 - 張緊輪開關 - 下極限開關 - 下限位開關 - 下單層強迫減速開關 - 下雙層強迫減速開關 - 下多層強迫減速開關 - 廳門鎖開關 - 上單層強迫減

18、速開關 -上雙層強迫減速開關 -上多層強迫減速開關 -上限位開關 -上極限開關,2、來自于轎廂的信號 - 轎廂載量模擬信號 - 上平層感應器信號 - 轎廂輕載開關 - 下平層感應器信號 - 轎廂輕載開關 - 再平層感應器信號 - 轎廂超載開關 - 門區(qū)感應器信號 - 安全窗開關 - 急停信號 - 安全鉗開關 - 轎門門鎖信號 - 獨立開關 - 延時關門信號 - 直駛開關 - 轎廂上行（換向）開關 - 轎廂下行（換向）開關 - 運行停止開關 - 消防員開關 - 轎廂內用戶輸入的目的層指令 - 轎頂檢修信號 - 轎頂上行 - 轎頂下行,3、來自外召板的信號 -迫降信號 - 鎖梯信號 - 廳外上召喚輸入信號 - 廳外下召喚輸入信號,4、來自機房的信號 - 轎廂載量信號 - 電梯主機電源接觸器反饋信號 - 電梯主機制動器電源接觸器反饋信號 - 安全回路信號 - 安全回路反饋信號 - 母線電壓信號 - A相電流信號 - B相電流信號 - 編碼器信號 - 檢修信號 - 檢修上、下運行