Ｇｏｎｇｙｉ ｙｕ Ｊｉｓｈｕ◆工艺与技术 ＿＿－－＿・＿＿＿・＿＿－－＿＿＿＿＿＿‘－＿＿＿＿墨 电梯系统变频变压调速技术研究 李敏 （青海省特种设备检验所，青海西宁８１０００８） 摘要：从电梯调速技术原理人手，对比分析了现有几种电梯调速技术的优缺点，介绍了Ｖｖ弋，Ｆ调速电梯的系统构成及其控制实现。 关键词：、厂、厂、厂Ｆ；ＰＬＣ控制器；电梯调速技术；反馈控制；矢量变换控制技术 ０引言 随着我国经济的快速发展，日益增多的高层建筑导致对电 梯的需求越来越大，随之而来的是对电梯舒适性、安全性和可 的，这种调速方法称之为交流调压调速技术。 （３）电机转速ｎ和电源频率厂成正比，可以通过连续均匀 地调节电源频率来实现电机转速的均匀变化，此时电机的最大 转矩会发生改变，但是电梯为恒转矩负载，要求调速时要保持 电机的最大转矩不能发生变化。根据转矩公式可知： Ｍ一（ ￣Ｉｃｏｓ￣ （２） 靠性等要求的提高，因此电梯运行性能对电梯调速技术的要求 越来越高。变频变压（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ， Ｖ、厂Ⅵ ）电梯凋速技术利用ＰＬＣ控制器实现对电梯运行的精确 控制，具有调速性能好、节能效果显著、实用性强等特点，可有 效提升电梯运行性能，达到较好的控制效果。 式中， 为电机常数； 为电机气隙磁通；，为转子电流；ｃｏｓ 为转子功率因数。 同时有电压公式： Ｕ＝４．４４ｆｗｋ￣ （３） １ 电梯调速技术原理 根据电机学知识得到交流电动机的转速公式为： ｎ一６０ｆ（１一ｓ）／Ｐ （１） 式中，Ｕ为定子电压；ｆ为定子电压频率； 为定子绕组匝数；ｋ 为电机常数。 由公式（３）可知，通过保证电动机的Ｕ／ｆ比值不变，或者 使电机的定子电压随电源频率变化成正比变化，此时可以实现 式中，，为供电频率；Ｐ为电机定子绕组磁极对数；Ｓ为电机转 差率。 （１）电梯调速可以通过改变电机极对数Ｐ来实现，这种调 速方法称之为变极调速技术。 （２）电梯调速还可以通过调整定子绕组电压方式实现。通 磁通 恒定。保持有功电流 不变，则电机的输出转矩保持恒 定。这种调速方法称之为变频变压调速技术。 ２电梯调速技术对比 由以上分析可知，目前较为常用的电梯调速技术可以分为 够实现有效控制的就是塑性变形和切削温度。 ４结语 本文主要从机械加工表面质量对机械产品的影响、机械加 过调整电压，可以实现对电机转差率ｓ的调整，从而达到调速目 的，同时工件的速度要尽量较低。另外，为了保证零件表面的 加工质量，砂轮要尽量选用细粒砂轮，对砂轮表面也要进行适 当的修整，以提高磨粒的锋利程度。２）滚压、挤孔、喷丸强化、 金刚石压光冷压型加工。这些先进冷压型加工技术的应用能 够在很大程度上提高零件表面质量，进而提高整个机械产品的 质量。 （３）磨削工具和切削技术控制。首先，磨削工具的选择。 为了减小零件表面的粗糙度，最好选择加大的刀尖圆弧半径、 工表面质量的影响因素、保证机械加工表面质量的有效措施３ 个方面进行了简单论述，其中重点指出了５点对机械加工表面 质量产生重要影响的因素，即零件加工的原材料因素、零件加 工的技术因素、零件生产的磨削／切削加工因素、零件表层的冷 作硬化因素、零件表面的残余应力因素，并相应地提出了一些 控制措施，希望能够对机械加工质量的控制有所帮助。 ［参考文献］ 较小的副偏角、合适的修光刃、精车刀等不同种类的刀具，这种 刀具的应用能够提高机械加工零件同刀具的适应性。同时为 了保证磨削质量，有些零件需要进行手工研磨，研磨的主要工 具可以选择研磨芯棒、研磨套、研磨平板。通过这种研磨，零件 的表面粗糙度能够达到０．０２５ｔ０．００６ ｍ。其次，切削技术的 控制。对于具有较强塑性的钢材料，在切削时速度可以保持在 较高的状态，因为高速度切削可以避免出现“积削瘤”。除此之 外，还可以通过切削液、工艺刚度、机床稳定性等的改善和控制 来保证切削质量。 ２００８（８） ［１］贺本涛．机械加工表面质量及影响因素［Ｊ］．高科技与产业化， ［２］刘畅．浅析机械加工对金属零件的表面质量的影响［Ｊ］．中国高 新技术企业，２００８（１９） Ｅ３１李晓明．机械加工表面质量分析［Ｊ］．黑龙江科技信息，２０１０（７） （４）控制表面残余应力。残余应力的存在很可能会导致机 械加工零件表面出现裂纹，因此在加工过程中要控制好表面残 余应力。比如，可以通过适当提高切削速度、增大刀具前角、减 ［４］许秋坤．机械加工过程中质量影响因素［Ｊ］．黑龙江科技信息， ２００８（９） 小刃口圆弧半径等方法来减小残余应力。同时，为了切实保证 减小零件表面存在的应力，在加工过程中要控制零件的塑性变 形，尽量降低加工过程中零件的温度。因为残余应力的影响因 素相对比较复杂，控制起来难度也相对较大，在加工过程中能 收稿日期：２０１３—０３—０５ 作者简介：王永亮（１９８３一），男，辽宁凌源人，助理工程师，研 究方向：机械工艺设计。 机电信息２０１３年第１５期总第３６９期 １２１ 工艺与技术◆Ｇｏｎｇｙｉ ｙｕ Ｊｉｓｈｕ ・＿＿＿－●－●＿＿＿＿＿＿●－＿＿＿＿＿＿＿－－＿＿一 变极调速技术、交流调压调速技术、直流调速技术和变频调速 技术。下面对几种调速技术进行对比分析： 梯运行速度的有效调控，可以有效降低电梯运行中的启动、加 速、稳态和减速停车过程对人造成的不良影响，从而保证电梯 运行的可靠性和乘坐的舒适性。 电梯运行的关键环节在于启动加速和减速平层阶段，对其 控制过程如下：在启动加速阶段，控制过程要满足电梯平稳启 中低速运行电梯的电机调速技术主要采用变极方式，从而 使得系统结构较为简单，在价格和维护性方面具有优势，因此 变极调速技术在早期的电梯控制中使用较多。但是变极调速 技术只能实现对电机运行的有级调速，这就会对电机运行的 加、减速过程造成影响，导致乘坐电梯的舒适性降低。 为了避免变极调速技术存在的缺点，交流调压调速技术得 到了广泛应用，交流调压调速技术利用自动控制原理，采用闭 动且没有较大冲击力的要求，同时不能发生反向溜车问题。首 先ＰＬＣ控制器向变频器发出预励磁命令，使电动机内部能够建 立磁场以满足启动条件，然后控制器经过一定延时后发出打开 抱闸指令，ＰＬＣ控制器根据程序设定确定加速阶段速度参数， 对变频器发出速度指令，有效消除零速抱闸时反向溜车问题。 环控制调控电梯运行速度，提高了乘坐电梯的舒适性。但是此 种技术在电梯转矩精确控制方面存在缺陷，同时存在着电梯低 速运行时能耗大和输入功率因数降低的问题。 在电梯调速技术中，直流调速技术应用也较为广泛，主要 适用于高速、超高速电梯运行控制。直流调速技术可以实现对 电梯速度的精确控制，弥补了以上２种控制方式的缺陷，电梯 控制的响应速度和舒适度都较高。但是此种技术主要用于对 直流电机的控制，应用范围较窄，同时也存在着电梯低速运行 时输入功率因数降低的问题，影响了实际控制效果。 变频变压调速技术对电机供电进行控制，首先将交流电整 流为直流电，然后通过逆变技术实现不同电压和不同频率交流 电的输出，同时引入电压、电流和速度的反馈控制，实现对交流 电动机转速的平滑调节，成功地改善了以上调速技术存在的问 题，使得电梯的运行效率和运行性能大大提升。 ３ ＶＶＶＦ调速电梯系统的构成 该系统主要由ＰＬＣ控制器、变频器、光电旋转编码器 （ＰＧ）、曳引机、光电传感器和显示系统等构成，如图１所示。 图１变频变压调速电梯系统整体框图 由图１可知，电梯控制系统的核心是ＰＬＣ控制器，ＰＬＣ负 责对各种逻辑信号进行处理，可根据变频器的输出信号对电梯 位置进行计算，同时根据呼叫信号和预定程序进行判定，进而 向变频器发出启停信号及楼层显示信号、门机驱动信号等。 电梯调速部分选用高性能的Ｖ 变频器，一般采用电压 型的，通过改变电源频率和电压实现对电机的调速；变频器利用 旋转编码器测量曳引机的转速，变频器和旋转编码器构成速度 闭环矢量控制系统，从而较好地对平层精度和运行速度进行准 确控制。为保证变频器对电梯的最优控制，可进行如下操作：首 先使电梯的电机处于空载状态，然后启动电梯电机，让变频器自 动识别并存储电动机有关参数，变频器将根据识别到的结果调 整控制算法中的有关参数，最终实现对电机的最优控制。 ４ ＶＶＶＦ调速电梯的控制实现 、，弋，＿、 调速技术的核心是对电梯运行过程中的速度变化 进行控制，调速控制的好坏决定了电梯性能的优劣，通过对电 １２２ 在减速平层阶段，为了保证电梯运行效率和舒适度，要求电梯 实现无速停车抱闸，减速到平层时无爬行过程。因此首先需确 认电梯的运行速度是否已经到达零速，然后发出抱闸命令，经 历一定延时之后变频器发出停止励磁信号，使电机停止运行。 同时为保证平层的准确性，可采用速度校正曲线对电梯运行速 度进行修正，从而保证变频器减速信号能够准确发出。 、厂、，、 调速技术通过矢量变换控制技术实现对交流异步 电动机的驱动控制。通过采用、厂、，ＶＦ调速技术，电梯可以在较 低频率下实现软启动，然后再随着电梯速度的增加而提高供电 频率，因此电机启动所需要的启动电流很小，功耗降低。当电 梯工作在稳定态和制动态时可以再生发电，电梯系统不再需要 从电网中获取额外能量，有效减少了电能消耗。同时ＶＶＶＦ电 梯系统还可以使得电路的功率因数大大提高，从而节省电梯运 行成本。因此，、厂、厂、 ｒＦ电梯系统具有较好的节能效果。 ５结语 随着电梯拖动技术和控制技术的进步，电梯调速技术已经 发展到了交流变频变压调速控制阶段。变频变压调速技术通 过控制电机供电电压和频率可实现速度闭环调整，能够较好改 善电梯运行可靠性和乘坐舒适度，同时在节能方面具有较大的 优势，代表了未来电梯调速技术的发展方向，具有较好的经济 效益和社会效益。 ［参考文献］ Ｅｌｉ王少华，刘红武．ＰＬＣ变频器在电梯中的应用ＥＪ］．电气技术， ２００７（１） ［２］靳强，孔凡生，齐建勇．、厂、，、，Ｆ电梯控制原理与控制系统［Ｊ＿］＿ 河南机电高等专科学校学报，１９９９（４） ｔ－３］肖工赠，蒋胜泉．、厂、厂、，Ｆ变频器在电梯系统改造中的应用［Ｊ］． 华东地质学院学报，２０００（３） ［４］缪步升，隋书杰．Ｖｖ弋，Ｆ变频调速系统在电梯上的应用［Ｊ］．铁 道建筑技术，１９９７（３） ［５］秦健，周敬泉．可编程控制器和变频器在改造在用电梯自动控 制系统中的应用［Ｊ］．广东自动化与信息工程，１９９８（２） 收稿日期：２０１３—０１—２４ 作者简介：李敏（１９８４一），男，四川成都人，助理工程师，主要 从事机电类特种设备（电梯、起重机）检验工作。