摘 要: 本文主要討論臺達(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)地市場的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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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 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 電梯的分類及區(qū)別
A、按速度我國習(xí)慣上分為4類類：
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5.00m/s的電梯。
B、 按電機(jī)分類可分為：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(jī)，也稱感應(yīng)電機(jī)（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。
同步電機(jī)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(jī)。
其優(yōu)缺點如下：
優(yōu)點：同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高；與異步電動機(jī)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。
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)自動偵測；
磁極位置檢測及自學(xué)習(xí)功能；
薄型模組化設(shè)計，易安裝易維護(hù)；
內(nèi)建制動剎車單元(至22kW)；
支持緊急用DC48/96V電源(EPS)；
無需稱重補(bǔ)償；
特色2如下：
自動修正啟動轉(zhuǎn)矩及手動微調(diào)功能；
內(nèi)建電梯機(jī)械剎車輸出接點；
內(nèi)建電梯啟動/停止程序；
采用RS-485通訊界面，標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議；
可選購買操作面板；
可選購多種型式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；
啟動轉(zhuǎn)矩0Hz時可達(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、 接線說明
接線說明如表1所示：
表1 控制系統(tǒng)接線說明表
6 控制參數(shù)及運行效果分析
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） 運行振動效果對比
7 結(jié)語
經(jīng)過實際調(diào)試，成功替代原來陳舊的設(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，各項性能指標(biāo)均達(dá)到客戶的認(rèn)可。臺達(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，值得國內(nèi)同行借鑒。
