（1内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司；2上海合泽电力工程设计咨询有限公司）
摘要：随着我国经济的快速发展，城市化进程显著加快，城市建筑的格局也逐渐向高层建筑转化。为了方便人们生活，电梯越来越为人们所重视。但是随着电梯数量的激增，电梯事故也频频发生，因此如何通过检验系统检查出控制系统中的安全隐患成为人们关注的重点内容。本文以西门子公司生产的MM440变频器在电梯控制中的应用为例，对变频器的作用进行了详细论述，希望可以对相关部门有所帮助。
关键词：变频器；电梯控制；应用
1电梯控制系统工作原理简述
本文所考察的电梯以升降电梯（直梯）为主，下面首先对该类电梯控制系统的工作原理进行简要介绍。一般来说，电梯控制的系统由轿厢控制面板、厅门信号器、PLC、变频器、调速系统这四个基本的部分组成。这其中，变频器负责速度的调节，逻辑控制部分则是由PLC所控制的。当电梯内的用户在控制板上输入欲达楼层的指令时，处于常闭状态下的制动器会因为电机的运动而开始松闸，使电梯开始运作。当达到指定的楼层后，由于失电制动器又进入常闭状态，这样就能够让电梯在指定楼层停稳，方便人们进出。为了平衡轿厢产生的荷载力，降低电机的运作损耗，需要在电梯系统中安装对重和补偿装置。在增加这两种设备后，电梯的动力装置就会变得更为稳定。电梯中的电气系统是用户实现楼层控制的输入源，并且还承担着电梯的监控、照明等方面的任务。
2变频器在电梯控制中的应用
2.1MM440型变频器简介
MM440型变频器是利用电力半导体器件的通断作用通过改变电机工作电源频率从而实现异步电机启动、变频调速控制的一种电力控制装置[3]。MM440型变频器主要由整流单元、逆变器和控制器4部分组成，其中整流单元作用就是为了将工频交流电转换为直流电，直流中间电路则是为了滤波、储藏电能，逆变器采用IGBT三相桥式逆变器其主要作用是为了将直流电转换为不同频率、幅度、脉宽的方波，而控制器则是为了对输出方波的脉宽进行控制，使其输出PWM波形，进而能够控制交流电机的运转。MM440型变频器在工作过程中先将工频交流电源整流为直流电然后在通过逆变器再把直流电转换成为交流电，从而输出PWM波形，同时它还可以根据实际需要改变输出交流电的电压及频率，其结构框图如图1所示。
图1MM440型变频器的结构框图
2.2MM440型变频器的调速原理
变频调速简单的说就是通过改变频率和电压对发动机的转速进行调速，目前变频器在我国的应用正高速上升，其变频调速的特点是调速范围大、精度效率高以及无级调速等，它在调速的过程中可以很容易的实现协调控制和闭环控制。其通用型变频器在工业生产自动化控制领域应用非常广泛，其调速的基本原理基于以下公式：n=60f0(1-s)/p=n2-Δn1（1）式（1）中：f0——电源频率；s——转差率；p——磁极对数；n2——同步转速；Δn1——转差损失的转速。从以上计算公式（1）可知，通过改变电源频率f?0、磁极对数p及转差率s三者中间的任意一个就可以实现电动机转速的控制调节作用，尤其是针对电机而言最好的方法就是改变电源频率f0，从而改变同步转速和电机转速继而实现调速控制[6]。在对电动机转速进行调速控制的过程中，要尽可能的保持电动机的主磁通不变，其主要原因在于如果主磁通太弱，铁芯利用程度就不够充分，在同样的转子电流作用下，电动机的负载能力就会下降，而如果主磁通太强则铁芯就会出现发热的状态，从而输出波形会被破坏。我们知道电动机定子每相电动势的有效值的计算公式为U=E1=4.44f1N1KN1?m（2）式（2）中：U——电源电压；E1——电动机定子每相电动势；f1——电动机定子频率；N1——定子每相有效匝数；KN1——基波绕组系数；?m——每极磁通量。从式（2）中知道，如果选定了电动机，那么定子每相有效匝数N1为常数，此时?m的大小则由电动机定子每相电动势E1和电动机定子f1共同决定，所以为了保持?m不变，可以对E1和f1进行适当的控制，我们主要从基频以下调速（恒转矩调速）和基频以上调速（恒功率调速）两个方面来进行分析。首先当f1的值低于供电的额定电源频率时，如果当f1的数值较高时定子漏阻抗压降可以忽略不计此时E1≈U1，所以只要保持U1/f1就可以保持?m不变，但是如果f1的数值较低时定子漏阻抗压降就必须考虑，此时可以提高定子电压对定子漏阻抗压降进行补偿，这样也可以维持E1/f1=常数，从而保持?m不变。其次当f1的值高于供电的额定电源频率时，频率f1提高时电压U1受限不能继续提高，此时f1和?m成反比，而?m又与电流、转矩成正比，所以↑f1则?m↓进而转矩↓，同时又根据公式1-1有f1↑，则n↑，所以转矩与转速的乘积即功率保持不变，此时相当于直流电机弱磁升速的情况。把以上情况结合起来，就得到了电动机U/f控制特性曲线，如图2所示。
图2电动机U/f控制特性曲线
由图2可以看出，当变频器进行调速控制的时候，其输出f1和U1是呈规律变化的，当其处于基频以下调速即恒转矩调速的时候，其输出f1和U1呈正比变化，这就是所谓的变压变频调速（VVVF控制），而当其处于基频以上调速即恒功率调速的时候，其输出U1并不改变，改变的只有输出f1。
2.3MM440型变频器的容量选择
变频器的容量选择是至关重要的，主要从变频器容量与电动机容量的匹配方面来进行考虑，其次还要考虑负载的实际负荷电流及启动转矩等因素，在选择变频器的容量时，变频器的额定电流必须大于电动机的最大运行电流如果变频器的容量选择偏小则会影响电动机的输出力矩，从而影响系统运行，更严重者会对具体的设备装置起到损毁的作用，如果变频器的容量选择偏大则电流的谐波分量会增大，同时也会无形中增加设备的投资。一般情况下，只要能满足生产机械要求，变频器容量选择的越小，越能满足经济性要求。
结束语
改革开放以来，随着经济的快速发展，我国的城市化进程显著加快，其中一个表现便是建筑物高度的不断增加。为了方便人们在高层建筑物中的生活和工作，电梯系统越来越为人们所重视。随着电梯行业的飞速发展，越来越多的新技术如变频器技术、永磁同步电动机技术、PID控制技术等应用在电梯中的案例越来越多，本文主要从西门子MM440型通用变频器在电梯控制中的应用进行了详细阐述，希望对相关部门实践过程中有所帮助。
参考文献：
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[2]滕敦波,韩翠红,李英华.基于PLC对电梯控制的研究[J].南方农机,2016,04:93-94.
[3]梁锋.变频器在电梯控制中的应用[J].能源研究与管理,2016,02:98-100.
[4]任艳,王运江.基于PLC电梯控制系统变频调速的研究探索[J].电子世界,2016,10:155.
论文作者:周文强1,王东梅2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/20
标签：变频器论文; 电梯论文; 电动机论文; 定子论文; 频率论文; 转矩论文; 转速论文; 《电力设备》2016年第24期论文;