变频调速技术在电梯改造中的应用探讨

　　1.前言

　　随着科学技术的不断发展以及信息技术的普遍应用，要求提高电梯的可靠性及安全性，便于人们在乘坐电梯时具有较大的舒适感。然而，随着科学技术的快速发展，电梯原本的继电器控制功能随之下降，无法满足时代的发展需求。编程控制器是在原有控制器的基础上发展而成，是用于治理工业环境而设计的电子装置。基于编制控制器具有较多优点及其适应于当代电梯的发展需求，因此，电梯的控制方式将有原来的继电器控制变为编程控制方式。与此同时，随着变频调速技术的不断发展，电梯原本的直流调速拖动形式逐渐过渡到交流变频调速的形式。变频调速技术已成为当代电梯行业的焦。

　　2.电梯调速技术的发展及其特点

　　电梯通常用变频器进行调速，通过调节定子的电源频率以改变电动机的速度。在调节电动机速度中，变频器应保持其内部的压频比正常，以确保电动机的转矩正常。变频器包括交交变频器与交直交变频器两种，一般采用交直交变频器进行调速电梯。交直交变频器是依据滤波的电容量与电感量决定直流环节电压、电流的特点，其分为电流变频器与电压变频器两种，电压变频器常用于电梯改造中。变频变压电梯的调速系统实质是通过交流异步的电动机驱动而成。三相交流电源的供电是运用整流器形成全波整流，而其类似于直流式电源的电压值则是通过电路滤波取得，最后通过逆变器进行逆变形成可变电压、可变频率的三相交流电，以此推动电动机发电。选用脉宽调制进行控制，促进电流输出，减少噪音，降低电动机的热源损失，保障电梯正常运行。

　　3.变频调速电机的设计方法

　　3.1电机容量的设计

　　为有效调节电梯的最高、最低转速，以及满足电梯启动及过载的转矩要求，应选用和变频器相协调的电机容量。根据输出电流的额数，有效选择相应的变频器容量。限制电梯系统的负载电流值低于输出电流的额数，以免造成电梯运行时发生逆变。对持续运行的单台电机，其输出的电流额数应比电机本身的额定电流高出1.1倍。若有多台的电机一同使用一台变频器，应限制其输出的额定电流高于这几台电机的电流总额。在并联运转的多台电机中，若有少数电机已在运转，但部分电机刚启动，将会造成中途启动的电机产生极大电流，对此，应增加变频器的容量，防止电梯中途发生故障。

　　3.2设计原理

　　电动机的转速和电源的频率成正比关系，若电源的频率改变，电动机运转的速度也随之改变。因此，可改变电源的频率以有效调节电动机运转的速度。将定子阻的抗压降忽略不计，则其定子端的电压同等于磁场强度。保持定子阻的电压不变，提高电源的频率，定子阻的磁场强度将会减少，从而降低电机的转矩。反之，将使励磁的电流升高，损耗严重。对此，依据被拖动装置的要求实施相应的调速方法，以实现电梯变频调速的最终目的。

　　4.变频调速技术在电梯改造中的应用实践

　　4.1 SPWM系统的调速原理

　　SPWM系统的结构主要由电流检测器、SPWM 变频器、PWM 变换器、基极驱动电路及数字控制器构成。

　　选用基极驱动电路来放大PWM 变换器发送的控制信号。采用电流检测器检测线路中的电流，将电动机的电流变为2 V或4 V的直流电压，并将其传送到 PWM变换器中，便于控制PWM变换器的电路信号值。数字控制器即为微处理器，比较速度的反馈信号和速度的给定信号，并以速度运算器运算对比后的信号，形成一项转矩的指令，传入到具有电流指令的运算器。速度反馈及转矩指令的信号经电流指令的运算器对比运算后形成成电流指令，经D/A转换后生成调频指令，进而输送至PWM 变频器。SPWM 变频器主要由整流器与逆变器组成。其中逆变器主要由有个功率较大的晶体管模块组成，任何一个模块均装有1个续流的二极管。因此，只需改变驱动电路中传送信号的频率，即可改变变频器的频率。

　　4.2变频调速系统

　　电梯主要采用16位或者32位微处理器的变频调速器进行控制，变频调速器的内部结构主要由控制与驱动组成，编程控制器利用其外部的控制端，以达到起停、S曲线加减速、正反转以及多段速度的控制目的。另外，在矢量控制的运算中，应选用电机本身的部分参数，使变频器进行自我测出，除此之外，这种变频器还拥有过载、过流、过压及欠压、超速及失速以及电动机过热的功能。这种变频器为电梯提供零速信号、停止信号、运行准备信号及速度到达信号等功能，利用编程控制器结合变频器以及外部信号向外发出控制信号。通过分析以及逻辑运算对变频器及外部设备进行控制，控制电梯调速，关键在于对其平层进行加速或者减速[4]。在控制电梯调速的过程中，应掌握电梯调速的启动、平层减速及再平层的控制。

　　4.3 PC控制系统的设备

　　将控制系统中能发射施令或者信号的开关、按钮及传感糟包括内外呼按钮、厅门联锁开关、脉冲编码器信号及负荷检测信号等作为PC控制系统的输入设备。与此同时，在控制系统中安装有无司机操作的检修慢车开关和转换开关，以保持有无司机正常检修及转换状态的目的。将控制系统的运行机构，例如继电器、接触器、报警器、抱闸及开关门信号等作为PC的输出设备，选用安全回路的信号控制主回路的通断过程，使PC控制系统和变频器间存在一定的通讯线路，达到PC系统中的CPU和变频器的CPU具有相同的信号通讯，以此互相监督及控制对方。

　　4.4电梯编程控制器的改造

　　采用编程控制器代替原本的继电器控制，加以调节电梯的运行速度，提高电梯的隔音效果，降低其的噪音。通过编程控制器中的软触点取代原有继电器的硬触氯。使电梯系统的逻辑回路正常运行，提高其的安全性及可靠性，减少电梯发生故障的频率。与此同时，选用变频器取代原本的调速部分，使人们在乘坐电梯时觉得更加舒适、安全。在电梯改造中应注意几个要点：首先，补充安装触板或者光电保护的设备，将货梯改成自我控制的形式。其次，补装未具有测量重量功能的设备，保持原有的定载重量及额定速度。再次，采用软件或线路确保轿顶行驶慢车时。禁止车辆在机房及轿内行驶，以保证轿顶上的人员安全操作。最后，对未设有自动关闭按钮的平面层，应在电梯的各个层面装设安全可靠的层门自动关闭设备等。

　　5.结论

　　总之，变频变压电梯通过其本身独有的先进技术以及良好性能，到达了快速、节能、舒适、低噪音、平层准确及安全可靠等目的。基于变频变压电梯拥有优势的调速性能以及明显的节能效果，相信在不久的将来将调压调速电梯取代。