主頁 > 技術文章 > 淺談電梯交流（liú）調速係統應用探索 2025-08-21

淺談電梯交流調速係（xì）統應用探索

概況：現代大都市的發展（zhǎn）越來越快（kuài），人口也越來越多，隨著而來的是城市的高層建築越建（jiàn）越多也（yě）越建越高。所以電梯現在（zài）成為（wéi）了人們工作和生（shēng）活密（mì）不可分的一（yī）部分，電梯的快速發（fā）展對電梯的驅動係（xì）統提出越來越高（gāo）的要求。傳統的（de）直流驅動係統（tǒng）、交流變（biàn）極調速係統、交流調壓調速係統和VVVF控（kòng）製的異步電動機變頻調速係統（tǒng）已不能（néng）適應現代電梯（tī）的要求。現代（dài）交流調速係統已成為電梯曳引技術中新的熱點（diǎn）。
今天我們要探討的（de）就是電梯交流調速係統應用。
一、對透明電梯模型的基本結構認識：

1. 仿真電梯模型機房部分：包括曳（yè）引機、限速器、極限開關、控製櫃與信號櫃（guì）、機（jī）械選層器以及電源接線板等設備。
2. 仿真電梯模型（xíng）井道部分：包括導軌、對重裝置（zhì）、緩衝器、限速器鋼絲（sī）繩張緊裝置、隨行電纜等。
3. 仿真電梯模型廳（tīng）門部分：包括廳門、召喚按（àn）鈕廂、樓層顯示裝置等（děng）。
4. 仿真電梯（tī）模型轎廂部分：包括轎廂、安全鉗、導靴、自動開門機、平層裝置、操縱廂、轎廂內（nèi）指（zhǐ）層燈、轎廂照明等
仿真電梯模型轎廂位置檢（jiǎn）測和電（diàn）氣選層（céng）信號由安裝在轎廂頂上和各層站的雙穩（wěn）態磁性開關得到，從而擺（bǎi）脫了以往靠繼電器和接觸開關等有（yǒu）觸（chù）點器件控製的龐雜線路係統，優化（huà）了線路（lù），大大地提高了係（xì）統運行的可（kě）靠性，同時也便於檢修。
A. 限速器與安全鉗保護（hù）係統：
當發生意外事故時，透明電梯模型轎廂超速或高速下滑（如鋼絲繩折斷，轎頂滑輪脫離，曳引機蝸輪蝸齧合失靈，電機下降轉速過高等原因）。這時，限速器就會緊急製動，通過（guò）安全（quán）鋼索及連杆機構，帶動安全鉗動作，使轎廂卡在導軌上而不會下落。
B. 轎廂、對（duì）重用彈簧緩衝裝置：
透明電梯模型緩（huǎn）衝器是電梯極限位置的（de）安（ān）全裝置，當（dāng）電梯因故障，造成（chéng）轎廂或對重（chóng）蹾（dūn）底或衝頂時（shí）（極限開關保護（hù）失效（xiào）），轎廂或對重撞擊彈簧緩衝器（qì），由緩（huǎn）衝器吸收電梯的能量，從而使轎廂或對重安全減速直至停止。
C. 終端極限開關安全保護係統：
在透明電梯模型井道的頂層及底層裝有終端極限開關（guān）。當（dāng）電梯因故障失控，轎廂發生衝頂或蹲（dūn）底時，終端極限開關切斷控製電路，使轎廂停止運行。
D. 門安全觸板保護裝置：
在轎廂門的邊沿上，裝有活動的安全觸板。當（dāng）門在關（guān）閉（bì）過程中，安全觸板與乘客（kè）或障礙物（wù）相接觸時，通過與安全觸板相連的聯杆，觸（chù）及裝在轎廂門上的微動開關動（dòng）作，使門重新打開，避免事故發生（shēng）。
E. 門機力矩安全保（bǎo）護裝置：
透明（míng）電梯模（mó）型門機用一定的力矩同（tóng）時關閉轎廂門和廳門（mén）。當有物品或人夾在門中時，就增加了關門力矩，於是通過相連的行程開關使轎廂門和廳門自動重新打開，從而避免事故發生。
F、廳門自動（dòng）閉合（hé）裝置：
教（jiāo）學電（diàn）梯模型層門的開與關，是通過安裝在轎門上的開門刀片來實現的。每個層門都裝有一（yī）把（bǎ）門鎖。層門關閉後，門鎖的機（jī）械鎖鉤齧合，同（tóng）時層門與轎門電氣連鎖觸頭閉合，電梯控（kòng）製回路接（jiē）通，此時電梯才能啟動運行。
二、電梯驅動係統的要求：
　　電梯（tī）的驅動係統對電梯的（de）起動加速（sù）、穩速（sù）運行和製（zhì）動減（jiǎn）速（sù）起著控製（zhì）作用。驅動係統的性能直接（jiē）影響電梯的起動、製動加減（jiǎn）速度、平層精度和乘坐的舒適性等（děng）指標。例如交流變（biàn）極調速係統,它通過改變電機的極數進行調速,雖然（rán）具有線路簡單、成本低的優點,但隻有兩或（huò）三種轉速（sù）可選擇（zé）,僅使用於額（é）定速度<1m/s的（de）電梯。論文檢測，無齒輪。。交流調速係統采（cǎi）用相控的晶閘管閉環調壓調速,采用渦流（liú）製動或反接製動等方法實現製動減速,從而使乘坐舒適感、平層精度較前有所（suǒ）改（gǎi）善。主要用於速度在2.5m/s以下的電梯。常規（guī）的VVVF控製的異步電動機具有節能、高（gāo）效、驅動控製設備（bèi）體積和重量小的優點（diǎn）,但運行速度仍然不高。可見,要進（jìn）一步提高電梯的運行（háng）速度（dù）、提高平層精度和乘坐舒適性必須依賴現代交流調速技術。為加快速度和縮短行程時間必須盡快使電機加速達到它所許可（kě）的最大速度並在此速（sù）度（dù）下穩速運行,而製動減速階（jiē）段,則是定位控製的關（guān）鍵階段,它直接影響著（zhe）平層的精度。
三（sān）、矢量變換控製的高速（sù）電梯驅動係統：
　　綜（zōng）合上述常（cháng）規的VVVF控（kòng）製的異步電動機變頻調速係統,雖性能優良,但對（duì）高速電梯係統仍不（bú）
　　能滿足動態（tài）情況下的（de）要求,尤（yóu）其（qí）是電梯（tī）負載運行過程中收到外來因素擾動時（shí）,例如運行中（zhōng）遇到導軌的（de）接頭台階、安全（quán）鉗（qián）動作後導軌工作表麵拉（lā）傷和變形、門刀碰撞門鎖滾輪（lún）而引起的瞬間衝擊等,均能導致異步電動機中電磁轉矩的（de）變化,從而影（yǐng）響電梯的運行性能（néng）。但（dàn）使用矢量變換控製的高速VVVF電梯驅動係統,能使高（gāo）速(甚至超高速)電梯充（chōng）分滿（mǎn）足係統的動態調節要（yào）求。該係統（tǒng）結構的優點是:控製回路的硬件大大簡化（huà）,由於矢量變換的運算、電流控製回路和PWM脈寬調製的控製（zhì）回
　　路都由軟件管理,所（suǒ）以簡化了硬件。係統由兩片微機構成,用於管（guǎn）理PWM控製和電梯的主控製電（diàn）路,從而加快了信息（xī）處理速度。此外電梯的速度、CT的輸出和各種安全信號被輸入兩片微（wēi）機（jī）以進行雙重檢測,當計算機發生故障時,外部看門（mén）狗（gǒu）(WDT)和雙口RAM(DPRAM)就會交（jiāo）互計數檢查,從而確保（bǎo）其安全可（kě）靠。主電路采用IGBT作為（wéi）開關器件,可（kě）提高（gāo）逆變器的開關頻率（lǜ）和性能,減（jiǎn）少了電機（jī）的噪聲。該係統采（cǎi）用了差（chà）頻矢量控製方式。利（lì）用速（sù）度指令和（hé）速度反饋的（de）偏（piān）差ω*r來計算轉矩（jǔ）指令T*,其中ω*r被輸入（rù）自動調速器(ASR),通過（guò）T*用來計算轉矩電流指（zhǐ）令值I*q和轉差角速度指令值ω*s。由ω*s與轉子角速度反饋（kuì）量ω*s疊加後獲得定（dìng）子角速度指令值ω*1。論文檢測，無齒（chǐ）輪。。I*q和ω*1這兩個變量指（zhǐ）令值被（bèi）送入電流控製部分。由（yóu）快速電流傳感器測（cè）得的電機電流實際（jì）值被輸（shū）入到微機內（nèi）的模/數(A/D)轉換器,然後（hòu）將轉換到的數（shù）值送入矢量變換運算框進行（háng）d q變換,從而獲得轉矩電流分（fèn）量實（shí）際（jì）值和勵磁電流分（fèn）量實際值,並分別送電流調（diào）節（jiē）器ACR。該（gāi）逆變器采用電（diàn）壓空間矢（shǐ）量（liàng）的控（kòng）製（zhì）方式,圖中矢量合成部分和空（kōng）間矢量部分,即完成（chéng）這一功能,在此不（bú）再詳述。據資料介紹,日立（lì）公司推出（chū）的上述係統已（yǐ）成功地（dì）應用於9m/s的高速電梯中,由於逆變器采用了電壓空間矢量控製（zhì）的方式,變頻範圍擴大,能在1Hz之下調節,使電梯（tī）乘（chéng）坐舒適,平（píng）層精度好。逆變器高頻的（de）載波頻率（lǜ）,大大減小了電（diàn）機的電磁噪聲。
四、電梯的直接轉矩控製係統：
　　ABB公司發展了具有革命性的電機控製（zhì）技（jì）術即直接轉矩（jǔ）控（kòng）製(簡稱（chēng）DTC),KONE公司將此技術引入到電梯中,形成了TorqueMaster係列,以滿足乘客對運（yùn）行的舒適感（gǎn）和平層精確性的高要（yào）求。據文獻報道（dào）,該DTC係統有下述特點:提供了一種比目前的矢量變換控製（zhì）調速係統快10倍的力矩反應時間,其動（dòng）態性能超過現在所有（yǒu）的拖動（dòng）係（xì）統。這歸功於該係統采用了最新的高速信號處理技（jì）術,所有控製（zhì）信（xìn）號通過光（guāng）纖輸出。變（biàn）頻器的通斷由一個40MHz的數字信號處理器和一個（gè）ASIC(高級專用集成電路)控製。建立了合適的電機模型,並備有（yǒu）相應（yīng）的軟件,可以精確計算電機模型。在自動跟蹤（zōng）運行過程中,該模型被輸入電機的各種參數,基於這種（zhǒng）信息係統始（shǐ）終可以（yǐ）精確計（jì）算電機的運轉情況。電梯的實際（jì）速度能快（kuài）速地跟蹤（zōng）指令速度,從而帶來極好（hǎo）的運行舒適感,這得益（yì）於該DTC係統快速的力矩反應和高的增（zēng）益。DTC係統的舒適感,另外來自於（yú）它即使在零速時,仍（réng）能（néng）保持力矩,從而避（bì）免了常規係統在零速上下波（bō）動（dòng）、使平層不平穩的缺點。
五、低速無齒輪（lún）永磁同步電動機曳引技術（shù）：
　　KONE公司推出無機房電梯(Monospace)方案（àn）,是建立在蝶式電動機技術上(EcoDisk)。它的主（zhǔ）要貢獻在於完美地實現了無齒輪驅動。眾（zhòng）所周知,要實現無齒輪（lún）驅動（dòng）,必須設法大大增大電機的轉矩。
　　(1)該電動機采用碟式扁平結構（gòu）。首先（xiān）增大電機的等效直徑,在同樣的電磁力作用下,能盡可能增大電（diàn）機的輸出轉矩。論文檢測，無齒輪。。其次,扁平結構才有可能將曳引（yǐn）機置於井道的導軌後麵,從而有可能取消機（jī）房。論文檢測，無齒輪。。論文檢（jiǎn）測，無（wú）齒（chǐ）輪（lún）。。而且有利於（yú）定子鐵心（xīn）和繞（rào）組的散熱（rè）,從而增大電機的電流,顯然也可以增（zēng）大電機的輸出轉矩。
　　(2)設法減小曳引輪的直徑,這樣可以減小對電機輸出轉短（duǎn）的要求。
　　(3)采（cǎi）用2¨1的繞線（xiàn）方式,這相當於增大（dà）電機轉矩2.0倍。
　　(4)采用永磁同步（bù）電（diàn）動機作為曳引（yǐn）機,由於（yú）采用高（gāo）性能的釹鐵硼永磁材（cái）料作為轉子,並替代（dài）了傳統（tǒng）的磁繞組,從而沒有勵磁損耗,大大提（tí）高了效率（lǜ）,節省了空間。同時（shí）永磁同（tóng）步（bù）電動機極易實現磁場定向（xiàng）的矢量變換控製,通過實時的檢（jiǎn）測轉子位置,調節三相電流,使定子電流綜合矢量始終在q軸與（yǔ）氣隙主磁場正交,可以獲得最大的電磁轉矩,並使同步電動機的功率因數（shù）為1。這對增大電機的（de）電磁（cí）轉矩是有利的,同時還（hái）可使（shǐ）永磁同步電動機獲得與直（zhí）流電動機一樣（yàng）的線性的轉矩控（kòng）製特性。
　　(5)設法提高永磁同步（bù）電動機的（de）承載能力。眾（zhòng）所周知,不（bú）管直流電機還（hái）是交流電機,其過載轉矩倍數還可提高。在（zài）滿足電梯的起製動要求和電機發熱的前提下,應盡可能使電機的額定轉矩接近（jìn）其最大轉矩,以充分利用電機產生轉矩的能力。論文檢測，無齒輪。。
　　以上措施使低速永磁同步電動機能夠產生（shēng）足夠大的轉矩,使無齒輪驅動成為可能。這種電梯曳引技術以節省能量、保護環境、結構（gòu）緊湊、堅固（gù）可靠、平穩安全等優點受（shòu）到用戶的歡（huān）迎,其（qí）卓越性能（néng）使低（dī）速無齒輪驅動係統幾乎可替代傳（chuán）統的曳引技術。目前世界各大電梯公司相繼推出這類產品,國內應大力（lì）開展這一係統的相關技術研究。

上一篇：教學（xué）電控發（fā）動（dòng）機故障診斷與排除（chú）的探（tàn）索
下一篇：《安全用電》課程標準

淺談電梯交流調速係（xì）統應用探索

我們（men）的優勢（shì）：