变频器在电梯控制系统中的应用解析

变频器在电梯控制系统中的应用解析
作者：张普龙郑国威
来源：《卷宗》2019年第10期
摘要：随着新的工艺和技术的进步发展，电梯传动的控制方式已经变成了变频调速。

这种调速的方式优势特点明显，通过变频器对于电梯的运行速度能够进行合理控制，满足实际生产生活中的需求。

要实现速度的控制，就要选择良好的电动机和变频器。

本篇文章对于西门子公司生产的MM440型通用变频器进行了简要介绍，在电梯控制系统中，分析和研究了这种类型变频器的应用，为保证电梯的运行速率和安全提供保障。

以下的观点仅供参考和借鉴。

关键词：电梯控制系统；变频器；MM440
1 MM440型变频器简介
这种变频器通过对半导体器件的合理化应用达到改变电源频率的目的，拥有比较强的控制力，能够实现同步启动和变速调控的相应工作。

整流单元、控制器、逆变器构成了这种类型的变频器。

在这之中，整流单元存在的作用就是进行电流之间的合理转换，进行不同形式之间的电流准换，在这之中的相应电路对于电能能够进行储存。

逆变器运用IGBT三相桥式逆变器是为了满足不同频率方波转换的需要，控制器对于脉宽能够进行合理控制，输出PWM波形，控制交流电机的运转。

实际工作的过程中，这种类型的变频器首先转换电流的具体形式，通过逆变器在形成交变电，输出PWM波形。

2 MM440型变频器的调速原理
一般情况下，这种变频器的调速原理就是通过调节频率和电压的方式实现工作。

在目前的发展阶段中，应用变频器的程度不断提升，变频器的优势特点明显，可调试的范围比较广泛，精准度较高，同时在工作的过程中能够轻松实现协调和闭环控制。

调速的基本原理基于以下公式：
n=60f0（1-s）/p=n2-Δn1 （1）
在公式（1）中：s——转差率；n2——同步转速f0——电源频率；p——磁极对数；；
Δn1——转差损失的转速。

通过计算公式（1）能够知道，改变电源频率等数值信息中的任意一个对于电动机转速就能进行调节控制。

从电动机的角度上来说，调节的最好的方式就是改变电源频率，从而改变同步转速和电机转速继而实现调速控制。

调节电动机转速的实际过程中，要尽量保持主磁通不会发生任何形式的改变。

主要是因此主磁通的功效太弱，对于铁芯不能实现最大程度的运用。

因此在同等电流的作用下，就会影响电动机的负载能力，但主磁通功效太强又会产生发热的现象，破坏了输出波形。

电动机定子每相电动势的有效值的计算公式为：
U=E1=4.44f1N1KN1ϕm （2）
在公式（2）中：E1——电动机定子每相电动势；N1——定子每相有效匝数；U——电源电压；f1——电动机定子频率；KN1——基波绕组系数；ϕm——每极磁通量。

通过计算公式（2）能够知道，一旦选定了发动机，定子每相有效匝数N1为常数。

为了保持ϕm恒定，可以适当地控制E1和f1。

我们主要从基频调整。

从两个方面分析了速度（恒转矩调速）和基频调速（恒功率调速）。

首先，当f1的值低于电源的额定电源频率时，如果f1的值较高，除了
E1≈U1之外，定子漏电阻的电压降可以忽略不计，所以只要保持U1/f1保持ϕm恒定，但如果f1的值低，则必须考虑定子漏电阻降压增加定子电压以补偿定子漏电阻的电压降，以便E1/f1=常数也可以保持。

因此保持ϕm不变。

其次，当f1的值高于电源的额定电源频率时，电压U1受到限制，并且当频率f1增加时不能连续增加。

此时，f1和ϕm成反比，ϕm与电流和转矩成比例。

因此，f1是ϕm然后是扭矩，同时，根据公式1-1，有f1，那么n，所以扭矩和速度的乘积是相同的，这是相当于弱直流电机。

磁速增加的情况。

图1所示是电动机的U/f控制特性曲线。

由图1的数据信息得知，利用变频器控制速率的过程中，输出f1和U1之间存在一定的规律。

当其处于基频以下调速时，输出f1和U1是正比变化的关系。

而当其处于基频以上调速时，输出U1不会产生任何的改变。

3 MM440型变频器的容量选择
从变频器的角度来说，对于容量的选择是十分重要的一个点。

不仅要考虑相关设备之间容量的匹配和协调，同时也要关注产生影响的一系列因素。

对于容量进行实际选择过程中，变频器通过的输出电流不能小于电动机经过的实际电流。

在容量的选择上要适中，符合基本工作的要求，对于电动机的输出力矩不会产生较大的影响。

如果容量偏小就会影响系统正常运行的速率，严重情况下会损毁设备装置。

但容量过大也会增加电流的谐波分量，增加了设备投资成本。

通常情况下，只要能够尽量满足生产机械的相关要求，在容量选择上符合规定，就要获取一定的经济效益。

假设电梯运行速度为V=1m/s，轿厢自重W1=0.5kg，额定载重量W2=1kg，配重W3=1.2kg，假设变频器功率为P，电机功率为P1。

在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为P2，则有：
P2=[（W1+W2-W3）g+F1]V （3）
其中：F1=K（W1+W2-W3）g+δ为摩擦力，δ可忽略不计。

取P≈1.5P2，K=0.02则有
P2=[（0.5+1-1.2）×9.8+0.02]×[（0.5+1-1.2）×9.8]×1得P2=3kW取P≈1.5P2≈1.5×3=4.5kW从以上计算结果进行分析，此电梯控制系统中选用型号为6SE6440-2UD25-5CA0的MM440变频器，其额定功率为5.5kW，额定电压为380～480V。

4 MM440型变频器的参数设置
德国西门子生产的MM440型通用变频器对于电梯控制系统的设计要求都能尽量满足，输出电压、额定功率等参数信息都达到了最佳。

这种类型的变频器是控制系统中重要的元部件，同时在变频器中放置了RS-485通信口，实现了PID控制等新功能，因此能够合理的控制电梯的运行速度，生成相应的速度曲线，保证电梯运行的经济性和基本安全，提供给用户舒适的乘坐体验。

5 结束语
电梯行业的迅速发展带动了新的技术法发展，例如变频技术、PLC控制技术，在电梯中实现了更大规模的应用，为电梯行业的进一步发展做出了贡献。

本篇文章对于西门子公司生产的通用变频器进行了分析和研究，重点探讨调速原理和具体的容量，为实际的应用过程提供参考。

参考文献
[1]刘宏鑫，元建新.提高电梯运行舒适感的有效途径[J].变频器世界，2007（12）：69-72.
[2]董增文.基于通用变频器的电梯控制系统的设计[D].南昌：南昌大学，2007.
[3]汪阳.基于PLC的交流调压调频控制电梯系统设计[D].苏州：苏州大学，2011.。