變頻調速技術在電梯改造中的應用探討

　　1.前言

　　隨著科學技術的不斷發展以及信息技術的普遍應用，要求提高電梯的可靠性及安全性，便于人們在乘坐電梯時具有較大的舒適感。然而，隨著科學技術的快速發展，電梯原本的繼電器控制功能隨之下降，無法滿足時代的發展需求。編程控制器是在原有控制器的基礎上發展而成，是用于治理工業環境而設計的電子裝置。基于編制控制器具有較多優點及其適應于當代電梯的發展需求，因此，電梯的控制方式將有原來的繼電器控制變為編程控制方式。與此同時，隨著變頻調速技術的不斷發展，電梯原本的直流調速拖動形式逐漸過渡到交流變頻調速的形式。變頻調速技術已成為當代電梯行業的焦。

　　2.電梯調速技術的發展及其特點

　　電梯通常用變頻器進行調速，通過調節定子的電源頻率以改變電動機的速度。在調節電動機速度中，變頻器應保持其內部的壓頻比正常，以確保電動機的轉矩正常。變頻器包括交交變頻器與交直交變頻器兩種，一般采用交直交變頻器進行調速電梯。交直交變頻器是依據濾波的電容量與電感量決定直流環節電壓、電流的特點，其分為電流變頻器與電壓變頻器兩種，電壓變頻器常用于電梯改造中。變頻變壓電梯的調速系統實質是通過交流異步的電動機驅動而成。三相交流電源的供電是運用整流器形成全波整流，而其類似于直流式電源的電壓值則是通過電路濾波取得，最后通過逆變器進行逆變形成可變電壓、可變頻率的三相交流電，以此推動電動機發電。選用脈寬調制進行控制，促進電流輸出，減少噪音，降低電動機的熱源損失，保障電梯正常運行。

　　3.變頻調速電機的設計方法

　　3.1電機容量的設計

　　為有效調節電梯的最高、最低轉速，以及滿足電梯啟動及過載的轉矩要求，應選用和變頻器相協調的電機容量。根據輸出電流的額數，有效選擇相應的變頻器容量。限制電梯系統的負載電流值低于輸出電流的額數，以免造成電梯運行時發生逆變。對持續運行的單臺電機，其輸出的電流額數應比電機本身的額定電流高出1.1倍。若有多臺的電機一同使用一臺變頻器，應限制其輸出的額定電流高于這幾臺電機的電流總額。在并聯運轉的多臺電機中，若有少數電機已在運轉，但部分電機剛啟動，將會造成中途啟動的電機產生極大電流，對此，應增加變頻器的容量，防止電梯中途發生故障。

　　3.2設計原理

　　電動機的轉速和電源的頻率成正比關系，若電源的頻率改變，電動機運轉的速度也隨之改變。因此，可改變電源的頻率以有效調節電動機運轉的速度。將定子阻的抗壓降忽略不計，則其定子端的電壓同等于磁場強度。保持定子阻的電壓不變，提高電源的頻率，定子阻的磁場強度將會減少，從而降低電機的轉矩。反之，將使勵磁的電流升高，損耗嚴重。對此，依據被拖動裝置的要求實施相應的調速方法，以實現電梯變頻調速的最終目的。

　　4.變頻調速技術在電梯改造中的應用實踐

　　4.1 SPWM系統的調速原理

　　SPWM系統的結構主要由電流檢測器、SPWM 變頻器、PWM 變換器、基極驅動電路及數字控制器構成。

　　選用基極驅動電路來放大PWM 變換器發送的控制信號。采用電流檢測器檢測線路中的電流，將電動機的電流變為2 V或4 V的直流電壓，并將其傳送到 PWM變換器中，便于控制PWM變換器的電路信號值。數字控制器即為微處理器，比較速度的反饋信號和速度的給定信號，并以速度運算器運算對比后的信號，形成一項轉矩的指令，傳入到具有電流指令的運算器。速度反饋及轉矩指令的信號經電流指令的運算器對比運算后形成成電流指令，經D/A轉換后生成調頻指令，進而輸送至PWM 變頻器。SPWM 變頻器主要由整流器與逆變器組成。其中逆變器主要由有個功率較大的晶體管模塊組成，任何一個模塊均裝有1個續流的二極管。因此，只需改變驅動電路中傳送信號的頻率，即可改變變頻器的頻率。

　　4.2變頻調速系統

　　電梯主要采用16位或者32位微處理器的變頻調速器進行控制，變頻調速器的內部結構主要由控制與驅動組成，編程控制器利用其外部的控制端，以達到起停、S曲線加減速、正反轉以及多段速度的控制目的。另外，在矢量控制的運算中，應選用電機本身的部分參數，使變頻器進行自我測出，除此之外，這種變頻器還擁有過載、過流、過壓及欠壓、超速及失速以及電動機過熱的功能。這種變頻器為電梯提供零速信號、停止信號、運行準備信號及速度到達信號等功能，利用編程控制器結合變頻器以及外部信號向外發出控制信號。通過分析以及邏輯運算對變頻器及外部設備進行控制，控制電梯調速，關鍵在于對其平層進行加速或者減速[4]。在控制電梯調速的過程中，應掌握電梯調速的啟動、平層減速及再平層的控制。

　　4.3 PC控制系統的設備

　　將控制系統中能發射施令或者信號的開關、按鈕及傳感糟包括內外呼按鈕、廳門聯鎖開關、脈沖編碼器信號及負荷檢測信號等作為PC控制系統的輸入設備。與此同時，在控制系統中安裝有無司機操作的檢修慢車開關和轉換開關，以保持有無司機正常檢修及轉換狀態的目的。將控制系統的運行機構，例如繼電器、接觸器、報警器、抱閘及開關門信號等作為PC的輸出設備，選用安全回路的信號控制主回路的通斷過程，使PC控制系統和變頻器間存在一定的通訊線路，達到PC系統中的CPU和變頻器的CPU具有相同的信號通訊，以此互相監督及控制對方。

　　4.4電梯編程控制器的改造

　　采用編程控制器代替原本的繼電器控制，加以調節電梯的運行速度，提高電梯的隔音效果，降低其的噪音。通過編程控制器中的軟觸點取代原有繼電器的硬觸氯。使電梯系統的邏輯回路正常運行，提高其的安全性及可靠性，減少電梯發生故障的頻率。與此同時，選用變頻器取代原本的調速部分，使人們在乘坐電梯時覺得更加舒適、安全。在電梯改造中應注意幾個要點：首先，補充安裝觸板或者光電保護的設備，將貨梯改成自我控制的形式。其次，補裝未具有測量重量功能的設備，保持原有的定載重量及額定速度。再次，采用軟件或線路確保轎頂行駛慢車時。禁止車輛在機房及轎內行駛，以保證轎頂上的人員安全操作。最后，對未設有自動關閉按鈕的平面層，應在電梯的各個層面裝設安全可靠的層門自動關閉設備等。

　　5.結論

　　總之，變頻變壓電梯通過其本身獨有的先進技術以及良好性能，到達了快速、節能、舒適、低噪音、平層準確及安全可靠等目的。基于變頻變壓電梯擁有優勢的調速性能以及明顯的節能效果，相信在不久的將來將調壓調速電梯取代。