臺達VL系列變頻器在電梯行業的應用

摘　要: 本文主要討論臺達VL系列變頻器在電梯行業中的應用，詳細闡述了電梯控制系統的機械結構、電氣控制構架和控制原理等方面。工程實踐證明：臺達VL系列變頻器應用在電梯控制上能體現出良好調速性能和穩定性，值得行業推廣。

關鍵詞：人機界面、VL系列變頻器、電氣控制

電梯是一種復雜的、機電結合的、為高層建筑提供運輸服務的特種設備。隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中需求不斷增長，人們對電梯的要求也越來越高。如運行平穩性、外觀完美性、安全性及環保節能性。

目前電梯業界的主要制造廠商有美國奧的斯、瑞士迅達、芬蘭通力、德國蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達等13家大型外商投資公司，占據中國內地市場高達到76% 以上。比重如圖1所示：

電梯驅動最顯著特點是位能拖動負載，位能拖動負載要求電機四象限運行。電梯頻繁啟動類負載，要求滿足重負載條件啟動、換速、換向平穩無沖擊（舒適感好），平層精度高（定位準確）和低速力矩大。換言之，電梯驅動對變頻器工程運行能力有全面高等級技術要求。電梯可以說是要求最高變頻器應用領域。基于變頻器進行電梯系統的控制和驅動是業界共同研究和面對的重要課題。

臺達機電至今已經能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計數器、人機界面、變頻驅動器、伺服驅動器、數控系統等一系列產品，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VL系列變頻器在電梯行業應用，實現了電梯的良好驅動控制，效果良好，得到業界同行認可。

A、 機械結構圖

電梯機械結構圖如圖2所示：

B、電氣控制架構圖

電梯的電氣控制架構圖如圖3所示：

A、按速度我國習慣上分為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、 按電機分類可分為：異步電梯（感應電機）及同步電梯（永磁同步電機）。

異步電機(感應電機)的工作原理是通過定子的旋轉磁場在轉子中產生感應電流，產生電磁轉矩，轉子中并不直接產生磁場。因此，轉子的轉速一定是小于同步轉速(旋轉磁場的轉速)的,故稱異步電機，也稱感應電機（induction motor）。

其優缺點如下：

優點：結構簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。

缺點：功率因素滯后，輕載功率因數低，調速性能稍差。

同步電機轉子本身產生固定方向的磁場(用永磁鐵或直流電流產生)，定子旋轉磁場“拖著”轉子磁場(轉子)轉動，因此轉子的轉速一定等于同步轉速, 故稱同步電機。

其優缺點如下：

優點：同步電動機結構簡單、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，功率因數高，力矩慣量比大，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉子參數可測、控制性能好。能夠實現高精度、高動態性能、大范圍的調速或定位控制。

缺點：成本高。

VL系列變頻器如圖4所示：

特色1如下：

具有高效能磁束向量控制(FOC)；

使用于感應馬達及永磁同步馬達；

IM/PM馬達參數自動偵測；

磁極位置檢測及自學習功能；

薄型模組化設計，易安裝易維護；

內建制動剎車單元(至22kW)；

支持緊急用DC48/96V電源(EPS)；

無需稱重補償；

特色2如下：

自動修正啟動轉矩及手動微調功能；

內建電梯機械剎車輸出接點；

內建電梯啟動/停止程序；

采用RS-485通訊界面，標準的MODBUS通訊協議；

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；

啟動轉矩0Hz時可達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：定/轉矩150%60秒，200%額定電流3秒；

頻率設定分辨率：12bits。

A、 控制系統接線圖

控制系統接線圖如圖5所示：

B、 接線說明

接線說明如表1所示：

6.1控制參數

速度控制基本曲線圖如圖6所示：

詳細控制參數如表2所示：

6.2運行效果

1） 電梯上行的速度曲線圖

如圖7所示：

2） 電梯下行的速度曲線圖

如圖8所示：

3） 運行振動效果對比

經過實際調試，成功替代原來陳舊的設備，解決了客戶經常死機故障現象，并且提高了系統的舒適度，各項性能指標均達到客戶的認可。臺達VL系列變頻器在電梯行業中的成功應用，達到較好的速度調節和可靠性，值得國內同行借鑒。

[1] 臺達VL系列變頻器說明書， 臺達內部資料 2006

[2] 變頻器應用中的干擾及其抑制 翟章志 中國科技博覽2009年 第02期

[3] 變頻器在工業中的選擇與應用 劉繼黨等 科技信息 2009年 第23期