摘 要: 本文主要討論臺(tái)達(dá)VL系列變頻器在電梯行業(yè)中的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了電梯控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制構(gòu)架和控制原理等方面。工程實(shí)踐證明：臺(tái)達(dá)VL系列變頻器應(yīng)用在電梯控制上能體現(xiàn)出良好調(diào)速性能和穩(wěn)定性，值得行業(yè)推廣。
關(guān)鍵詞：人機(jī)界面、VL系列變頻器、電氣控制
1 引言
電梯是一種復(fù)雜的、機(jī)電結(jié)合的、為高層建筑提供運(yùn)輸服務(wù)的特種設(shè)備。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中需求不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)電梯的要求也越來(lái)越高。如運(yùn)行平穩(wěn)性、外觀完美性、安全性及環(huán)保節(jié)能性。
目前電梯業(yè)界的主要制造廠商有美國(guó)奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國(guó)蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司，占據(jù)中國(guó)內(nèi)地市場(chǎng)高達(dá)到76% 以上。比重如圖1所示：
圖1 中國(guó)內(nèi)地市場(chǎng)的電梯品牌所占比重圖
電梯驅(qū)動(dòng)最顯著特點(diǎn)是位能拖動(dòng)負(fù)載，位能拖動(dòng)負(fù)載要求電機(jī)四象限運(yùn)行。電梯頻繁啟動(dòng)類(lèi)負(fù)載，要求滿足重負(fù)載條件啟動(dòng)、換速、換向平穩(wěn)無(wú)沖擊（舒適感好），平層精度高（定位準(zhǔn)確）和低速力矩大。換言之，電梯驅(qū)動(dòng)對(duì)變頻器工程運(yùn)行能力有全面高等級(jí)技術(shù)要求。電梯可以說(shuō)是要求最高變頻器應(yīng)用領(lǐng)域?；谧冾l器進(jìn)行電梯系統(tǒng)的控制和驅(qū)動(dòng)是業(yè)界共同研究和面對(duì)的重要課題。
臺(tái)達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品，可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺(tái)達(dá)VL系列變頻器在電梯行業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電梯的良好驅(qū)動(dòng)控制，效果良好，得到業(yè)界同行認(rèn)可。
2 系統(tǒng)架構(gòu)分析
A、 機(jī)械結(jié)構(gòu)圖
電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：
圖2 電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖
B、電氣控制架構(gòu)圖
電梯的電氣控制架構(gòu)圖如圖3所示：
圖3 電梯的電氣控制架構(gòu)圖
3 電梯的分類(lèi)及區(qū)別
A、按速度我國(guó)習(xí)慣上分為4類(lèi)類(lèi)：
低速梯，速度低于1.009m/s速度的電梯；
中速梯，速度在1.00～2.00m/s的電梯；
高速梯，速度大于2.00m/s的電梯；
超高速，速度超過(guò)5.00m/s的電梯。
B、 按電機(jī)分類(lèi)可分為：異步電梯（感應(yīng)電機(jī)）及同步電梯（永磁同步電機(jī)）。
異步電機(jī)(感應(yīng)電機(jī))的工作原理是通過(guò)定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子中并不直接產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定是小于同步轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速)的,故稱(chēng)異步電機(jī)，也稱(chēng)感應(yīng)電機(jī)（induction motor）。
其優(yōu)缺點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格便宜，運(yùn)行方便。
缺點(diǎn)：功率因素滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。
同步電機(jī)轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生固定方向的磁場(chǎng)(用永磁鐵或直流電流產(chǎn)生)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)“拖著”轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步轉(zhuǎn)速, 故稱(chēng)同步電機(jī)。
其優(yōu)缺點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)：同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高；與異步電動(dòng)機(jī)相比，它由于不需要無(wú)功勵(lì)磁電流，因而效率高，功率因數(shù)高，力矩慣量比大，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測(cè)、控制性能好。能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動(dòng)態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制。
缺點(diǎn)：成本高。
4 VL系列變頻器的功能特色
VL系列變頻器如圖4所示：
圖4 VL系列變頻器
特色1如下：
具有高效能磁束向量控制(FOC)；
使用于感應(yīng)馬達(dá)及永磁同步馬達(dá)；
IM/PM馬達(dá)參數(shù)自動(dòng)偵測(cè)；
磁極位置檢測(cè)及自學(xué)習(xí)功能；
薄型模組化設(shè)計(jì)，易安裝易維護(hù)；
內(nèi)建制動(dòng)剎車(chē)單元(至22kW)；
支持緊急用DC48/96V電源(EPS)；
無(wú)需稱(chēng)重補(bǔ)償；
特色2如下：
自動(dòng)修正啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩及手動(dòng)微調(diào)功能；
內(nèi)建電梯機(jī)械剎車(chē)輸出接點(diǎn)；
內(nèi)建電梯啟動(dòng)/停止程序；
采用RS-485通訊界面，標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議；
可選購(gòu)買(mǎi)操作面板；
可選購(gòu)多種型式PG回授卡；
特色3如下：
多種控制模式選擇，有V/F、V/F+PG、SVC、FOC+PG、TQR+PG及FOC+PG(PM)控制模式；
啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩0Hz時(shí)可達(dá)150%以上(+PG)；
速度控制范圍 1:1000(+PG)；
速度控制精度 ±0.02%(+PG)；
過(guò)載保護(hù)：定/轉(zhuǎn)矩150%60秒，200%額定電流3秒；
頻率設(shè)定分辨率：12bits。
5 控制系統(tǒng)接線圖及說(shuō)明
A、 控制系統(tǒng)接線圖
控制系統(tǒng)接線圖如圖5所示：
圖5 控制系統(tǒng)接線圖
B、 接線說(shuō)明
接線說(shuō)明如表1所示：
表1 控制系統(tǒng)接線說(shuō)明表
6 控制參數(shù)及運(yùn)行效果分析
6.1控制參數(shù)
速度控制基本曲線圖如圖6所示：
圖6 速度控制基本曲線圖
詳細(xì)控制參數(shù)如表2所示：
表2 詳細(xì)控制參數(shù)表
6.2運(yùn)行效果
1） 電梯上行的速度曲線圖
如圖7所示：
圖7 電梯上行的速度曲線圖
2） 電梯下行的速度曲線圖
如圖8所示：
圖8 電梯下行的速度曲線圖
3） 運(yùn)行振動(dòng)效果對(duì)比
7 結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)試，成功替代原來(lái)陳舊的設(shè)備，解決了客戶經(jīng)常死機(jī)故障現(xiàn)象，并且提高了系統(tǒng)的舒適度，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到客戶的認(rèn)可。臺(tái)達(dá)VL系列變頻器在電梯行業(yè)中的成功應(yīng)用，達(dá)到較好的速度調(diào)節(jié)和可靠性，值得國(guó)內(nèi)同行借鑒。
