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張 碩，何國精
（中達(dá)電通股份有限公司，上海201209）
摘 要：本文主要介紹臺達(dá)VL系列變頻器在電梯行業(yè)中的應(yīng)用，詳細(xì)描述了電梯的機械結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)架構(gòu)和控制原理以及蘇州某電梯廠的電梯控制系統(tǒng)調(diào)試過程。工程實踐證明，臺達(dá)VL系列變頻器應(yīng)用在電梯控制上能體現(xiàn)出良好的調(diào)速性能和穩(wěn)定性，值得行業(yè)推廣。
關(guān)鍵詞：VL系列變頻器；電梯；電氣控制系統(tǒng)；編碼器；電動機參數(shù)
中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
1 引言
電梯是一種機電結(jié)合，為高層建筑提供運輸服務(wù)的復(fù)雜的特種設(shè)備。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中需求不斷增長，人們對電梯的要求也越來越高。如運行平穩(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奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國蒂森、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)中國內(nèi)地市場高達(dá)到76% 以上。比重如圖1所示。
圖1 中國內(nèi)地市場電梯品牌所占比重圖
電梯驅(qū)動最顯著特點是位能拖動負(fù)載，位能拖動負(fù)載要求電機四象限運行。電梯頻繁啟動類負(fù)載，要求滿足重負(fù)載條件啟動、換速、換向平穩(wěn)無沖擊（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)動對變頻器工程運行能力有全面高等級技術(shù)要求。電梯可以說是要求最高變頻器應(yīng)用領(lǐng)域。基于變頻器進(jìn)行電梯系統(tǒng)的控制和驅(qū)動是業(yè)界共同研究和面對的重要課題。
臺達(dá)機電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數(shù)器、人機界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、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電一體化解決方案。本文基于臺達(dá)VL系列變頻器在電梯行業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)了電梯的良好驅(qū)動控制，效果良好，得到業(yè)界同行認(rèn)可。
2 電梯的分類
2.1按速度我國習(xí)慣上分為以下4類：
(1) 低速梯——速度低于1.009m/s速度的電梯；
(2) 中速梯——速度在1.00～2.00m/s的電梯；
(3) 高速梯——速度大于2.00m/s的電梯；
(4) 超高速——速度超過5.00m/s的電梯。
2.2 按電機分類可分為：異步電梯（感應(yīng)電機）及同步電梯（永磁同步電機）
（1）異步電機(感應(yīng)電機)的工作原理是通過定子的旋轉(zhuǎn)磁場在轉(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。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定是小于同步轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速)的,故稱異步電機，也稱感應(yīng)電機（induction motor）。
其優(yōu)缺點如下：
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。
缺點：功率因素滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。
（2）同步電機轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生固定方向的磁場(用永磁鐵或直流電流產(chǎn)生)，定子旋轉(zhuǎn)磁場“拖著”轉(zhuǎn)子磁場(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動，因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步轉(zhuǎn)速, 故稱同步電機。
其優(yōu)缺點如下：
優(yōu)點：同步電動機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高；與異步電動機相比，它由于不需要無功勵磁電流，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、控制性能好。能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制。
缺點：成本高。
3 VL系列變頻器的功能特點
VL系列變頻器如圖2所示。  圖2 VL系列變頻器
3.1特色一：
l 具有高效能磁束向量控制(FOC)；
l 使用于感應(yīng)馬達(dá)及永磁同步馬達(dá)；
l IM/PM馬達(dá)參數(shù)自動偵測；
l 磁極位置檢測及自學(xué)習(xí)功能；
l 薄型模組化設(shè)計，易安裝易維護(hù)；
l 內(nèi)建制動剎車單元(至22kW)；
l 支持緊急用DC48/96V電源(EPS)；
l 無需稱重補償；
3.2特色二：
l 自動修正啟動轉(zhuǎn)矩及手動微調(diào)功能；
l 內(nèi)建電梯機械剎車輸出接點；
l 內(nèi)建電梯啟動/停止程序；
l 采用RS-485通訊界面，標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議；
l 可選購買操作面板； l 可選購多種型式PG回授卡
3.3特色三：
l 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；
l 啟動轉(zhuǎn)矩0Hz時可達(dá)150%以上(+PG)；
l 速度控制范圍 1:1000(+PG)；
l 速度控制精度 ±0.02%(+PG)；
l 過載保護(hù)：定/轉(zhuǎn)矩150%60秒，200%額定電流3秒； 頻率設(shè)定分辨率：12bits。
4 電梯設(shè)備及控制系統(tǒng)的構(gòu)成
4.1 設(shè)備簡介
該電梯樓層數(shù)為17層，系統(tǒng)的現(xiàn)場配置如下：
機種：VFD-185VL43A(34A)
軟件版本：1.06
上位機：無錫中秀WP-CAN3200
編碼器：海德漢1387
曳引機的規(guī)格如表1所示
表1 永磁同步無齒輪曳引機規(guī)格表
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型號 |
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額定功率 |
13.3kw |
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額定電壓 |
380V |
額定轉(zhuǎn)速 |
191r/min |
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極數(shù) |
20 |
額定載重量 |
1000kg |
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額定梯數(shù) |
2.0m/s |
額定電流 |
30A |
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防護(hù)等級 |
IP54 |
額定頻率 |
31.83HZ |
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曳引輪節(jié)徑 |
400mm |
曳引比 |
2：1 |
4.2 電氣控制系統(tǒng)架構(gòu) 電梯的電氣控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。
圖3 電梯的電氣控制系統(tǒng)架構(gòu)
4.3 系統(tǒng)接線
現(xiàn)場主機箱接線圖如圖4所示。
圖4 主機箱現(xiàn)場接線圖
系統(tǒng)的接線圖如圖5所示。
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