艾默生CT 690V变频回馈共直流母线系统在建筑施工升降机上的应用

艾默生CT 690V变频回馈共直流母线系统在建筑施工升降机上的应用
艾默生CT 690V变频回馈共直流母线系统在建筑施工升降机上的应用
作者：深圳市森科瑞电气技术有限公司王志荣
1 引言
目前的建筑施工升降机，按照速度可以分为三种：（1）0~40m/min的低速梯；（2）0~63m/min的中速梯；（3）0~96m/min的高速梯。

随着建筑楼层的增加，超过400m的高层建筑，全部采用96m/min的高速梯，以提高施工效率。

超过400m的超高层建筑，如果采用常规的380v变频器控制方式，将存在如下问题：
目前380v的变频器支持320~460v的电压范围。

而实际使用超过400米的供电电缆，满载运行时，电网电压将降低于290v，常规变频器无法正常工作。

为了尽量降低电缆的电压降，电缆直径就会增加。

建筑高度超过400m高时，较粗的电缆不但增加了成本，而且带来了电缆托架匹配、电缆因自重引起的强度、随风摆动幅度等的一系列的施工问题。

采用制动电阻来释放施工升降机下行时的能量，需要巨大的制动电阻。

长时间的制动（400m长距离，连续制动时间超过5分钟），存在极大能源浪费和一定的安全隐患。

690v带能量回馈共直流母线的变频系统，有如下优点：
（1）艾默生ct的690v变频器电压适应范围为：450~760v，完全适应建筑工地的电压波动。

（2）艾默生ct的afe整流单元spmd可以实现单位或可控输入功率因数、纯正弦波输入电网电流。

这样，既可以取消笨重耗能的制动电阻，又可以回馈节能。

（3）艾默生ct的690v变频器共直流母线技术，可以保证电网波动时，直流母线电压恒定，从而可以很稳定地发挥变频器的优异性能，即使电机在电网电压波动时，同样输出一致的特性。

（4）三台电机分别由变频器驱动，可以完全保证每台电机的输出转矩一致，不仅可以完善地保护电机，而且保证减速机受力均衡，减少磨损。

（5）三台电机分别由变频器驱动，可以保证电机驱动系统互为备份，即使其中一台电机或变频器出现故障，系统仍然可以不停机运行，保证建筑施工的连续性。

2 系统介绍
变频系统应用示意图如图1所示。

图1 变频系统应用示意图
在本系统的建筑施工升降机中，变频器用于控制电梯升降。

电机分为三台，同时分摊轿厢载重，电机经减速机构连接到塔架的齿条上面。

控制柜安装在轿厢的顶部，经由变频器调速来控制电机完成对升降速度的要求。

变频器的控制方式是编码器矢量闭环控制，三台变频器驱动三台电机，共直流母线、无制动单元、全回馈系统。

afe整流回馈单元spmd承当了母线电压的提供和回馈功能的控制。

这是国内第一次采用690v三电机闭环控制、全回馈系统。

升降机现场图如图2所示。

(a)试验塔(b)电控系统(c)电机系统
图2 升降机现场图
客户要求：
（1）满载(2800kg)，梯速要求96m/min。

（2）能量回馈率45%(上行与下行总计)以上，下行回馈率大于95%。

（3）启动、运行、停机过程平稳。

3 调试过程
（1）回馈系统主电路图(见图3)。

图3 回馈系统主电路图
（2）afe整流回馈单元spmd电路图（见图4）。

图4 afe整流回馈单元spmd电路图（3）驱动电机变频器主回路电路图（见图5）。

图5 驱动电机变频器主回路电路图
/ 升降机
3.1 空载调试
（1）确定电路没有问题之后，上电进行变频器参数设定，进行电机优化自学习：
●三角形接法87hz、690v电机名牌参数设定下旋转自整定；
●星形接法690v、50hz电机名牌参数设定下旋转自整定。

（2）确认每台电机及编码器方向、电机减速机输出轴转向方向统一；检查编码器信号。

（3）无负载下单独电机运行。

●在三角形接法下额定频率、电压及电流为87hz、690v、46a时运行曲线如图6所示，高速度时转速稳定，基本无偏差，输出电流稳定17.4a。

●在三角形接法下额定频率、电压及电流为50hz、400v、46a时运行曲线如图7所示，高速度时转速稳定，基本无偏差，输出电流稳定14.5 ~15a。

●在星形接法下额定频率、电压及电流为50hz、690v、26.5a时运行曲线如图8所示，高速度时转速稳定，基本无偏差，输出电流稳定8~9a。

（4）将电机安装在轿顶的塔架上，控制柜安装在轿厢顶部。

（5）按照三角形接法，设定电机额定值参数为87hz、690v、46a，负载为电机组的自重时运行调试，先单机运行后，再试主从两台运行，最后三台主从同时运行，一切正常。

3.2 带载调试
图6 三角形接法下额定频率、电压及电流为87hz、690v、46a时运行曲线
图7 三角形接法下额定频率、电压及电流为50hz、400v、46a时运行曲线
图8 星形接法下额定频率、电压及电流为50hz、690v、26.5a时运行曲线
图9 额定速度下运行曲线
图10 起动时抱闸打开瞬间溜车现象
带轿厢运行调试，一台主机（速度）两台从机（转矩）运行。

（1）确认逻辑给定信号逻辑正确后，额定速度下运行无异常(电机速度1450r/min)，运行曲线如图9所示，上行电流17a，下行电流13a；加载1吨后运行无异常，上行电流20a，下行电流13a。

（2）由于起动时候抱闸打开瞬间溜车现象较为明显（见图10），为解决此问题用预转矩的方法很难解决。

在用预转矩的情况下出现开闸时候的力矩超调或过补偿现象，很明显有振荡感觉。

启动sp变频器的起重逻辑功能，优化整梯运行曲线，有效降低起动时候溜车现象。

图11 sp变频器起重逻辑功能图
图12 调整参数后启动和停机都非常平滑
根据图11所示逻辑图，适当调整参数，解决了启动溜车问题，启动与停机非常平滑（见图12）。

（3）带负载1吨，在弱磁状态，电机速度到1800r/min时，上行没有问题，下行在某一点上出现电流和速度突变问题（见图13）。

(a)上行时电流及速度曲线 (b)下行时电流及速度曲线
图13 带负载1吨，弱磁状态，电机速度1800r/min时电流及速度曲线
经检查，建筑施工升降梯是靠每一节3米长的标准齿条对接来提升高度的，在每节对接时，不可避免的存在对接接缝，当齿轮在齿条上高速行驶时，不平的接点，将会产生较大的转矩突变。

经过调整变频器的转矩转换时间，有效地解决了该问题。

（4）满载2800kg时的运行状态。

经过认真仔细的调整参数，该系统在2800kg的负载下，达到100m/min 的速度。

速度及电流曲线如图14所示。

图14 满载时速度及电流曲线
（5）变频器调试参数表（见表1~表3）。

表1 变频器速度参数表
表2 变频器转矩参数表(两台转矩变频器参数相同)
表3 afe整流回馈单元spmd参数表
注：以上参数，只是与出厂值不一致参数，其余参数与出厂缺省值一致。

4 结束语
经过调试，系统达到了以下结果：
（1）满载2800kg时，速度达到100米/分。

（2）纯正弦波回馈，下行时，回馈效率为98%，整体回馈效率达到49%。

（3）启动和停机控制非常完美，sp变频器专有的抱闸控制逻辑，有效的降低了抱闸开闸及闭闸溜车问题。

经过反复调试，已经达到建筑行业目前国际上690v系统的性能指标。

艾默生sp变频器的优秀性能是实现性能指标的关键所在。

目前，该系统已经由中国最大的建筑升降梯生产厂商——广州京龙工程机械有限公司在深圳第一高楼——深圳京基金融中心大厦投入使用。

通过使用来看，该系统运行正常、安全稳定、节能明显、性能优良，具有非常良好的推广价值。

作者简介
王志荣男电气设计工程师，现供职于深圳市森科瑞电气技术有限公司。

参考文献
[1] 艾默生-ct公司.unidrive sp变频器用户手册．
[2] 艾默生-ct公司.unidrive sp advanced user guide．
[3] 艾默生-ct公司.unidrive sp regen guide．
[4] 艾默生-ct公司.unidrive sp spm用户手册．
[5] 艾默生-ct公司.unidrive sp syptlite．
/ 升降机。