交流变频调速技术在电梯运行中的应用

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1、文章编号：1009—9441(2010)09-0031-02交流变频调速技术在电梯运行中的应用口口张善JL。姜新正(中山大洋电机股份有限公司，广东中山528411)摘要：简述了电梯调速电机变频系统设计的技术特点，介绍了交流变频调速电机在电梯运行中的应用。关键词：交流变频；电梯；设计中图分类号：TU857文献标识码：B引言随着高层建筑的日益增多，电梯作为一种垂直运载工具倍受重视。作为电梯的核心动力部件——电机，影响着电梯的安全性、舒适性等几乎所有的性能。电梯动力系统的构建，是电梯系统构建中最为关键的一环，而电机与调速系统的设计则更是电梯系统的

2、关键中的关键。1电梯调速技术的发展及其特点电动机是拖动电梯的动力来源，因而对电梯进行调速控制就是控制电动机的转速。电动机调速分为直流电动机调速、交流电机调速，交流电机调速中又分为变磁极对数调速、变电压调速(ACVV)、变频调速(VVVF)。电梯一般采用变频器(VVVF方式)调速。这种调速方式只需改变定子的电源频率，即可对电动机进行调速。当然，变频器此时会为保证电动机最大转矩在调速时维持不变，由变频器内部维持压频比为一个常数。变频器通常分交直交、交交两种。由于只允许交交变频器输出的频率在比输入频率低很多的范围内变化，所以这种变频方式在电梯中基

3、本不会采用。而交一直一交型的变频器，可根据由滤波的电感量及电容量决定的直流环节电流、电压的特点，分为电流型和电压型两种变频器。电梯通常采用电压源型的变频器。VVVF电梯的调速系统实际上是利用交流异步电动机来驱动的。三相交流电源的供电通过整流器(由二极管模块组成)作全波整流，并由电路滤波得到近似于直流式电源的电压值，再经逆变器(由大功率的三极管模块构成)逆变为可变频率、可变电压的三相交流电，为牵引电动机提供电源。同时为使输出的交流电压近似于正弦波，通过PWM控制输出，高次谐波也可以减少，从而降低噪声，电动机的发热损失也相应降低，并能保证电梯平

4、稳运行。VVVF系统的原理如图1所示。二极管整流器i极管逆变器电流检测；j难商瓣速度图形lCPU(8085)；=：速度控制运稃脉冲编码器I⋯CPU⋯(80⋯86．)I图1VVVF系统原理图与过去的一些电梯拖动自控系统相比，VVVF调速方式不需要测速发电机和速度反馈闭环环节，利用的“转差补偿”完全可以使负载变化引起的转速变化得到有效的补偿，系统大大简化。电梯运行的3段曲线可以通过键盘进行设置。速度的变化在4个象限均能实现平滑过渡，因而舒适感好，定位制动精度高。2交流变频调速电机的基本设计方法2．1电机的容量2．1．1电机的容量应依据负载对最低

5、、最高转速和起动、连续及过载的转矩的需求，选择与变频器相匹配的电机容量。2．1．2变频器的容量额定输出电流决定了变频器容量的选择，无论在什么情况下，系统负载的电流值均不可高于此额定值，否则会出现逆变失败。对于连续运转的单台电机，额定输出电流应高于电机额定电流的1．1倍，当多台电机使用同一台变频器时，则变频器的额定输出电流应高于多台电机运行电流或额定电流的总和。在并联运行的多台电机系统中，若部分电机处建材技术与应用9／2010·31·于运行状态，此时变频器的频率、电压已达到运行值，而另外有电机中途启动，此时将会由中途启动的电机产生巨大的起动电

6、流，因此，变频器的容量比同时起动要相应地大一些。2．2设计原理当电源的频率／改变时，17,=60f／p(即同步转速)与频率成正比改变，电动机转速也将随之变化。故要平稳地调节电动机转速可以通过改变电源频率来实现。若将定子阻抗压降忽略，则定子端电压u与E．相等。U保持不变时，若频率，升高，将会减少气隙磁通，导致电动机的电磁转矩n降低，而且会降低电机最大转矩。相反，若频率厂降低，妒。增加，致使磁路饱和、励磁电流升高，铁损耗增大。因此，应根据被拖动设备的具体要求选择合适的调速方式，以达到变频调速的目的。对于恒转矩的变频调速而言，如果维持输出转矩不变

7、，则磁通妒。也应不变，故以／f=Cp。是一常数，这种调节方式下，施加在电动机上的电压要与频率成正比关系。对恒功率而言，如果保持输出功率一定，则电压保持不变，则PⅣ=CⅣ=CE，是一个常数，在这种调节方式下，频率增加，气隙磁通则降低，电机转矩也会降低。由于电梯负载类型为恒转矩，因此，调速时需要保证一定的压频比。3交流变频调速技术的应用图2是SPWM实现电梯调速的原理图。其结构主要由SPWM变频器、电流检测器、基极驱动电路、数字控制器、PWM变换器组成，如图2所示。速度给定CC—CPl孽吐皿允电电路￡0l动机图2VVVF电梯结构原理图3．1基极

8、驱动电路、PWM变换器基极驱动电路用来放大控制信号，该信号是由PWM变换器发出，放大后的信号来驱动GTR。3．2电流检测器电流检测器的主要作用是检测电流，并将电动机电流转换为直流