變頻調(diào)速技術(shù)在電梯改造中的應(yīng)用探討

變頻調(diào)速技術(shù)在電梯改造中的應(yīng)用探討電梯是當(dāng)代高層建筑的重要交通工具，得以迅速發(fā)展并受到人們的青睞。電梯的拖動技術(shù)不斷發(fā)展，如今已發(fā)展到調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速的等次，其的邏輯控制也隨著技術(shù)的發(fā)展由繼電器控制轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊炭刂破?。本文筆者以電梯原有的變頻器為基礎(chǔ)，選用編程控制器對其控制，設(shè)計合理有效的方案，以及提高電梯的控制質(zhì)量，改善電梯的運行性能，乘坐舒適感，促進其實現(xiàn)比較理想的控制效果。1.前言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及信息技術(shù)的普遍應(yīng)用，要求提高電梯的可靠性及安全性，便于人們在乘坐電梯時具有較大的舒適感。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電梯原本的繼電器控制功能隨之下降，無法滿足時代的發(fā)展需求。編程控制器是在原有控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成，是用于治理工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的電子裝置。基于編制控制器具有較多優(yōu)點及其適應(yīng)于當(dāng)代電梯的發(fā)展需求，因此，電梯的控制方式將有原來的繼電器控制變?yōu)榫幊炭刂品绞?。與此同時，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯原本的直流調(diào)速拖動形式逐漸過渡到交流變頻調(diào)速的形式。變頻調(diào)速技術(shù)已成為當(dāng)代電梯行業(yè)的焦。2.電梯調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及其特點電梯通常用變頻器進行調(diào)速，通過調(diào)節(jié)定子的電源頻率以改變電動機的速度。在調(diào)節(jié)電動機速度中，變頻器應(yīng)保持其內(nèi)部的壓頻比正常，以確保電動機的轉(zhuǎn)矩正常。變頻器包括交交變頻器與交直交變頻器兩種，一般采用交直交變頻器進行調(diào)速電梯。交直交變頻器是依據(jù)濾波的電容量與電感量決定直流環(huán)節(jié)電壓、電流的特點,其分為電流變頻器與電壓變頻器兩種，電壓變頻器常用于電梯改造中。變頻變壓電梯的調(diào)速系統(tǒng)實質(zhì)是通過交流異步的電動機驅(qū)動而成。三相交流電源的供電是運用整流器形成全波整流,而其類似于直流式電源的電壓值則是通過電路濾波取得,最后通過逆變器進行逆變形成可變電壓、可變頻率的三相交流電,以此推動電動機發(fā)電。選用脈寬調(diào)制進行控制，促進電流輸出,減少噪音,降低電動機的熱源損失,保障電梯正常運行。3.變頻調(diào)速電機的設(shè)計方法3.1電機容量的設(shè)計為有效調(diào)節(jié)電梯的最高、最低轉(zhuǎn)速，以及滿足電梯啟動及過載的轉(zhuǎn)矩要求，應(yīng)選用和變頻器相協(xié)調(diào)的電機容量。根據(jù)輸出電流的額數(shù)，有效選擇相應(yīng)的變頻器容量。限制電梯系統(tǒng)的負載電流值低于輸出電流的額數(shù)，以免造成電梯運行時發(fā)生逆變。對持續(xù)運行的單臺電機,其輸出的電流額數(shù)應(yīng)比電機本身的額定電流高出1.1倍。若有多臺的電機一同使用一臺變頻器，應(yīng)限制其輸出的額定電流高于這幾臺電機的電流總額。在并聯(lián)運轉(zhuǎn)的多臺電機中,若有少數(shù)電機已在運轉(zhuǎn)，但部分電機剛啟動，將會造成中途啟動的電機產(chǎn)生極大電流，對此，應(yīng)增加變頻器的容量，防止電梯中途發(fā)生故障。3.2設(shè)計原理電動機的轉(zhuǎn)速和電源的頻率成正比關(guān)系，若電源的頻率改變，電動機運轉(zhuǎn)的速度也隨之改變。因此，可改變電源的頻率以有效調(diào)節(jié)電動機運轉(zhuǎn)的速度。將定子阻的抗壓降忽略不計,則其定子端的電壓同等于磁場強度。保持定子阻的電壓不變，提高電源的頻率，定子阻的磁場強度將會減少，從而降低電機的轉(zhuǎn)矩。反之，將使勵磁的電流升高，損耗嚴(yán)重。對此，依據(jù)被拖動裝置的要求實施相應(yīng)的調(diào)速方法,以實現(xiàn)電梯變頻調(diào)速的最終目的。4.變頻調(diào)速技術(shù)在電梯改造中的應(yīng)用實踐4.1SPWM系統(tǒng)的調(diào)速原理SPWM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由電流檢測器、SPWM變頻器、PWM變換器、基極驅(qū)動電路及數(shù)字控制器構(gòu)成,以下是其對電梯進行調(diào)速的原理圖。選用基極驅(qū)動電路來放大PWM變換器發(fā)送的控制信號。采用電流檢測器檢測線路中的電流，將電動機的電流變?yōu)?V或4V的直流電壓，并將其傳送到PWM變換器中,便于控制PWM變換器的電路信號值。數(shù)字控制器即為微處理器,比較速度的反饋信號和速度的給定信號,并以速度運算器運算對比后的信號,形成一項轉(zhuǎn)矩的指令,傳入到具有電流指令的運算器。速度反饋及轉(zhuǎn)矩指令的信號經(jīng)電流指令的運算器對比運算后形成成電流指令,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成調(diào)頻指令,進而輸送至PWM變頻器。SPWM變頻器主要由整流器與逆變器組成。其中逆變器主要由有個功率較大的晶體管模塊組成，任何一個模塊均裝有1個續(xù)流的二極管。因此，只需改變驅(qū)動電路中傳送信號的頻率，即可改變變頻器的頻率。4.2變頻調(diào)速系統(tǒng)電梯主要采用16位或者32位微處理器的變頻調(diào)速器進行控制，變頻調(diào)速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由控制與驅(qū)動組成，編程控制器利用其外部的控制端，以達到起停、S曲線加減速、正反轉(zhuǎn)以及多段速度的控制目的。另外，在矢量控制的運算中，應(yīng)選用電機本身的部分參數(shù)，使變頻器進行自我測出，除此之外，這種變頻器還擁有過載、過流、過壓及欠壓、超速及失速以及電動機過熱的功能。這種變頻器為電梯提供零速信號、停止信號、運行準(zhǔn)備信號及速度到達信號等功能，利用編程控制器結(jié)合變頻器以及外部信號向外發(fā)出控制信號．通過分析以及邏輯運算對變頻器及外部設(shè)備進行控制，控制電梯調(diào)速，關(guān)鍵在于對其平層進行加速或者減速[4]。在控制電梯調(diào)速的過程中，應(yīng)掌握電梯調(diào)速的啟動、平層減速及再平層的控制。4.3PC控制系統(tǒng)的設(shè)備將控制系統(tǒng)中能發(fā)射施令或者信號的開關(guān)、按鈕及傳感糟包括內(nèi)外呼按鈕、廳門聯(lián)鎖開關(guān)、脈沖編碼器信號及負荷檢測信號等作為PC控制系統(tǒng)的輸入設(shè)備。與此同時，在控制系統(tǒng)中安裝有無司機操作的檢修慢車開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)，以保持有無司機正常檢修及轉(zhuǎn)換狀態(tài)的目的。將控制系統(tǒng)的運行機構(gòu)，例如繼電器、接觸器、報警器、抱閘及開關(guān)門信號等作為PC的輸出設(shè)備，選用安全回路的信號控制主回路的通斷過程，使PC控制系統(tǒng)和變頻器間存在一定的通訊線路，達到PC系統(tǒng)中的CPU和變頻器的CPU具有相同的信號通訊，以此互相監(jiān)督及控制對方。4.4電梯編程控制器的改造采用編程控制器代替原本的繼電器控制，加以調(diào)節(jié)電梯的運行速度，提高電梯的隔音效果，降低其的噪音。通過編程控制器中的軟觸點取代原有繼電器的硬觸氯．使電梯系統(tǒng)的邏輯回路正常運行，提高其的安全性及可靠性，減少電梯發(fā)生故障的頻率。與此同時，選用變頻器取代原本的調(diào)速部分，使人們在乘坐電梯時覺得更加舒適、安全。在電梯改造中應(yīng)注意幾個要點：首先，補充安裝觸板或者光電保護的設(shè)備，將貨梯改成自我控制的形式。其次，補裝未具有測量重量功能的設(shè)備，保持原有的定載重量及額定速度。再次，采用軟件或線路確保轎頂行駛慢車時．禁止車輛在機房及轎內(nèi)行駛，以保證轎頂上的人員安全操作。最后，對未設(shè)有自動關(guān)閉按鈕的平面層，