电梯变频器的技术探讨

电梯变频器的技术探讨

【摘要】本文介绍了变频器在电梯拖动系统中的应用，利用变频器驱动交流异步电动机或永磁同步电动机，通过改变变频器的参数，速度曲线、加减速度时间等参数来调整电梯运行的舒适感，满足电梯的起制动要求，使电梯高效、安全、节能的运行。

【关键词】电梯变频器；电动机

随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高。现在主流的电梯设计大致可分为绳索式电梯和液压式电梯两大类别。无论是哪一类电梯，基本上都是采用变频器进行调速控制的，并且为了满足系统控制质量及运行效率的要求，均采用plc与变频器结合的最佳控制方法。同时，变频调速还使用了先进的spwm技术，具有优异的调速性能和起制动性能，可以达到高效和节能的效果，因此得到广泛的应用。

1.变频调速电梯电路原理

1.1变频器的工作原理

把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器，主要是利用变频器中电力半导体器件的通断作用来实现这一目的。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（vvvf变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理

单元等组成。

1.2 整流与回馈电路

整流回馈电路能够将交流电网的电能变换为直流（整流），并在需要的时候进行逆变运行回馈能量。变频器在驱动某些负载时，可能会出现需要将能量从负载中抽出的情况，能量回馈就是设法将上述机械能量转化为电能回送电网，从而节能。在能量回馈过程中，电动机相当于处于发电状态，原来的逆变装置现在则处于整流状态，而原来的整流装置却被控制处于逆变状态，从而完成将电动机的机械动能回馈电网。因为主电路所用器件是igbt或ipm模块，根据系统运行状态，既可作为整流器使用，又可作为有源逆变器使用。

1.3 变频调速的控制方式

为满足电梯的控制要求，变频调速系统通过与电动机同轴连接的旋转编码器，来完成对速度的检测及反馈，实现了闭环控制。控制系统主要由计算机或plc组成，主要用于发出电气系统所需的各项指令，包括运行速度、电流以及位置控制等，同时产生pwm控制信号，并具有自诊断功能。plc用于完成系统的逻辑控制，负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起、停等信号。同时，变频器也通过电流互感器、电位器等检测元件，检测变频输出电流、直流回路电压、电网同步信号等参数，并反馈给plc，形成双向联络关系。

2.变频器的选用原则

由于变频的过载能力没有电机过载能力强，一旦电机过载，首先烧毁变频器，因此变频器的选用型号应根据使用要求仔细考虑。最基本的原则是变频器的额定输出功率和电流选择必须等于或大于被驱动电机的额定功率和电流。除此之外，还应考虑使用环境、电网电压等。环境温度应保持较低，除设置完善的通风冷却系统以保证变频器正常运行外，在选用上增大一个容量等级，以免变频器过热。

3.变频器的参数设置

变频器参数设置前，首先检查主回路及控制回路接线有没有错误，避免造成变频器损坏，检查变频器输出线uvw与电机的uvw一一对应，确认无误后开始变频器的参数设置。

首先将变频器初始化，再根据所选用的变频器参数设定表依次设定参数，主要有额定电压、额定电流、基本频率、加速时间、减速时间等。设置电机的基本参数：最高转速、基本转速、极数、额定电压及额定电流，电机的参数可根据电机铭牌设置进变频器，也可以通过变频器自学习功能直接学习进变频器，自学习时电机必须为空载状态。

4.电梯变频器软件的功能需求

电梯变频器软件系统采用递阶层次结构，即某一层只能被其上层调用，而每一层中的大模块组是平行的，同一层模块之间无耦合关系，从而实现软件功能的并行扩展。设计软件模块的基本准则是模块间尽可能无耦合关系。电梯变频器软件是实时多任务软件，基

于dsp的硬件中断机制，通过中断优先级别的判断实现实时多任务调度与管理。这种方法的好处是能精确确定每个任务的执行时间，这对任务实时性必须精确到微秒级的电机控制软件是绝对必要的。

5.电梯工作过程

简单理解电梯的工作原理：它是将动力电能，通过变频装置向驱动装置供电，由驱动装置拖动曳引装置，再通过曳引装置上悬挂的钢丝绳拉动井道内轿厢做上下运行工作。整个电梯系统是由很多的电气装置、机械装置整合后实现的。电梯停候在某层时，当另一层按下外召唤时，指令通过井内电线传输到控制柜的主控制板，它收到信号瞬间再次触动控制板内的程序，执行响应的指令，分别输出至外呼灯亮及驱动装置，最后电机带动变速箱转动，通过钢丝绳与曳引轮的摩擦力带动轿厢运行。每层都有一个平层装置来采集电梯所处位置，当电梯快到目的层时，控制板通过程序来控制驱动装置，使电梯减速到目的层平层开门，实现外召指令。电梯运行过程中通过控制变频器的输出来控制电动机的转速，从而精确控制电梯的加减速，以达到乘坐舒适的目的。

6.电动机工作状态

对于使用交流异步电动机或永磁同步电动机作为驱动主机的电梯，其调速方式为变极调速、调压调速、变频调速等。无论采用哪种调速方式，电梯在起动加速和稳速时都工作于电动或再生状态。满载上行或轻载下行分别工作于正转和反转电动状态，电机从电网吸收电能转化为动能；满载下行或轻载上行分别工作于反转和正转

再生状态，这时可以将电机的机械能通过变频器反馈回电网，实现节能的目的，或消耗于制动元件上。

7.结语

实践证明，plc与变频器在电梯节能控制系统中的应用，通过合理的设备选型、参数设置和软件设计，有效的提高了电梯运行的可靠性和舒适感，并节约了电能。

参考文献：

[1]朱昌明著，电梯与自动扶梯[m].上海交通大学出版社，2010

[2]张汉杰编著，现代电梯控制技术[m].哈尔滨工业大学出版社，2009