變頻器在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用解析

張普龍 鄭國威

摘 要：隨著新的工藝和技術(shù)的進步發(fā)展，電梯傳動的控制方式已經(jīng)變成了變頻調(diào)速。這種調(diào)速的方式優(yōu)勢特點明顯，通過變頻器對于電梯的運行速度能夠進行合理控制，滿足實際生產(chǎn)生活中的需求。要實現(xiàn)速度的控制，就要選擇良好的電動機和變頻器。本篇文章對于西門子公司生產(chǎn)的MM440型通用變頻器進行了簡要介紹，在電梯控制系統(tǒng)中，分析和研究了這種類型變頻器的應(yīng)用，為保證電梯的運行速率和安全提供保障。以下的觀點僅供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：電梯控制系統(tǒng)；變頻器；MM440

1 MM440型變頻器簡介

這種變頻器通過對半導(dǎo)體器件的合理化應(yīng)用達到改變電源頻率的目的，擁有比較強的控制力，能夠?qū)崿F(xiàn)同步啟動和變速調(diào)控的相應(yīng)工作。整流單元、控制器、逆變器構(gòu)成了這種類型的變頻器。在這之中，整流單元存在的作用就是進行電流之間的合理轉(zhuǎn)換，進行不同形式之間的電流準換，在這之中的相應(yīng)電路對于電能能夠進行儲存。逆變器運用IGBT三相橋式逆變器是為了滿足不同頻率方波轉(zhuǎn)換的需要，控制器對于脈寬能夠進行合理控制，輸出PWM波形，控制交流電機的運轉(zhuǎn)。實際工作的過程中，這種類型的變頻器首先轉(zhuǎn)換電流的具體形式，通過逆變器在形成交變電，輸出PWM波形。

2 MM440型變頻器的調(diào)速原理

一般情況下，這種變頻器的調(diào)速原理就是通過調(diào)節(jié)頻率和電壓的方式實現(xiàn)工作。在目前的發(fā)展階段中，應(yīng)用變頻器的程度不斷提升，變頻器的優(yōu)勢特點明顯，可調(diào)試的范圍比較廣泛，精準度較高，同時在工作的過程中能夠輕松實現(xiàn)協(xié)調(diào)和閉環(huán)控制。調(diào)速的基本原理基于以下公式：

n=60f0（1-s）/p=n2-Δn1 （1）

在公式（1）中：s——轉(zhuǎn)差率；n2——同步轉(zhuǎn)速f0——電源頻率；p——磁極對數(shù)；；Δn1——轉(zhuǎn)差損失的轉(zhuǎn)速。

通過計算公式（1）能夠知道，改變電源頻率等數(shù)值信息中的任意一個對于電動機轉(zhuǎn)速就能進行調(diào)節(jié)控制。從電動機的角度上來說，調(diào)節(jié)的最好的方式就是改變電源頻率，從而改變同步轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)速繼而實現(xiàn)調(diào)速控制。調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的實際過程中，要盡量保持主磁通不會發(fā)生任何形式的改變。主要是因此主磁通的功效太弱，對于鐵芯不能實現(xiàn)最大程度的運用。因此在同等電流的作用下，就會影響電動機的負載能力，但主磁通功效太強又會產(chǎn)生發(fā)熱的現(xiàn)象，破壞了輸出波形。電動機定子每相電動勢的有效值的計算公式為：

U=E1=4.44f1N1KN1?m （2）

在公式（2）中：E1——電動機定子每相電動勢；N1——定子每相有效匝數(shù)；U——電源電壓；f1——電動機定子頻率；KN1——基波繞組系數(shù)；?m——每極磁通量。通過計算公式（2）能夠知道，一旦選定了發(fā)動機，定子每相有效匝數(shù)N1為常數(shù)。為了保持?m恒定，可以適當(dāng)?shù)乜刂艵1和f1。我們主要從基頻調(diào)整。從兩個方面分析了速度（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）和基頻調(diào)速（恒功率調(diào)速）。首先，當(dāng)f1的值低于電源的額定電源頻率時，如果f1的值較高，除了E1≈U1之外，定子漏電阻的電壓降可以忽略不計，所以只要保持U1/f1保持?m恒定，但如果f1的值低，則必須考慮定子漏電阻降壓增加定子電壓以補償定子漏電阻的電壓降，以便E1/f1=常數(shù)也可以保持。因此保持?m不變。其次，當(dāng)f1的值高于電源的額定電源頻率時，電壓U1受到限制，并且當(dāng)頻率f1增加時不能連續(xù)增加。此時，f1和?m成反比，?m與電流和轉(zhuǎn)矩成比例。因此，f1是?m然后是扭矩，同時，根據(jù)公式1-1，有f1，那么n，所以扭矩和速度的乘積是相同的，這是相當(dāng)于弱直流電機。磁速增加的情況。圖1所示是電動機的U/f控制特性曲線。

由圖1的數(shù)據(jù)信息得知，利用變頻器控制速率的過程中，輸出f1和U1之間存在一定的規(guī)律。當(dāng)其處于基頻以下調(diào)速時，輸出f1和U1是正比變化的關(guān)系。而當(dāng)其處于基頻以上調(diào)速時，輸出U1不會產(chǎn)生任何的改變。

3 MM440型變頻器的容量選擇

從變頻器的角度來說，對于容量的選擇是十分重要的一個點。不僅要考慮相關(guān)設(shè)備之間容量的匹配和協(xié)調(diào)，同時也要關(guān)注產(chǎn)生影響的一系列因素。對于容量進行實際選擇過程中，變頻器通過的輸出電流不能小于電動機經(jīng)過的實際電流。在容量的選擇上要適中，符合基本工作的要求，對于電動機的輸出力矩不會產(chǎn)生較大的影響。如果容量偏小就會影響系統(tǒng)正常運行的速率，嚴重情況下會損毀設(shè)備裝置。但容量過大也會增加電流的諧波分量，增加了設(shè)備投資成本。通常情況下，只要能夠盡量滿足生產(chǎn)機械的相關(guān)要求，在容量選擇上符合規(guī)定，就要獲取一定的經(jīng)濟效益。假設(shè)電梯運行速度為V=1m/s，轎廂自重W1=0.5kg，額定載重量W2=1kg，配重W3=1.2kg，假設(shè)變頻器功率為P，電機功率為P1。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2，則有：

P2=[（W1+W2-W3）g+F1]V （3）

其中：F1=K（W1+W2-W3）g+δ為摩擦力，δ可忽略不計。取P≈1.5P2，K=0.02則有P2=[（0.5+1-1.2）×9.8+0.02]×[（0.5+1-1.2）×9.8]×1得P2=3kW取P≈1.5P2≈1.5×3=4.5kW從以上計算結(jié)果進行分析，此電梯控制系統(tǒng)中選用型號為6SE6440-2UD25-5CA0的MM440變頻器，其額定功率為5.5kW，額定電壓為380～480V。

4 MM440型變頻器的參數(shù)設(shè)置

德國西門子生產(chǎn)的MM440型通用變頻器對于電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計要求都能盡量滿足，輸出電壓、額定功率等參數(shù)信息都達到了最佳。這種類型的變頻器是控制系統(tǒng)中重要的元部件，同時在變頻器中放置了RS-485通信口，實現(xiàn)了PID控制等新功能，因此能夠合理的控制電梯的運行速度，生成相應(yīng)的速度曲線，保證電梯運行的經(jīng)濟性和基本安全，提供給用戶舒適的乘坐體驗。

5 結(jié)束語

電梯行業(yè)的迅速發(fā)展帶動了新的技術(shù)法發(fā)展，例如變頻技術(shù)、PLC控制技術(shù)，在電梯中實現(xiàn)了更大規(guī)模的應(yīng)用，為電梯行業(yè)的進一步發(fā)展做出了貢獻。本篇文章對于西門子公司生產(chǎn)的通用變頻器進行了分析和研究，重點探討調(diào)速原理和具體的容量，為實際的應(yīng)用過程提供參考。

參考文獻

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