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摘要：变频器在电梯的控制中得到了广泛应用，是电梯控制系统中的重要组成部分，发挥着十分重要的作用。电梯作为我国建筑工程中，非常重要的一项设备，为人们的上下楼提供了相对便利的条件，为了保证电梯处于正常、安全、稳定的运行状态，逐渐将变频器应用到其中，主要对其速度进行全面的控制，避免其安全事故的发生。本文针对变频器在电梯控制系统中的应用进行浅述，以供参考。
关键词：变频器；电梯控制系统；应用
1电梯的控制系统
1.1电梯控制系统的组成
电梯控制系统主要由控制、操纵、平层以及位置显示装置构成。在机房的控制柜上，根据电梯整体运行的逻辑功能来实现控制装置对电梯的操纵；电梯在运行过程中，通过操作轿厢内的按钮箱以及厅门的召唤箱按钮实现操纵置装控制；根据接收到的平层控制信号，对电梯轿厢进行准确的操作实现平层装置的控制；在电梯的轿内和厅门中安装着指示灯，并根据其显示确定电梯所在楼层的位置，实现位置显示装置的控制。此外，厅门的指示灯还能准确指示电梯运行的方向。
1.2电梯的工作过程
假如电梯正以关门待行的状态停靠在某一层，当有人在门外呼叫电梯时，电梯门打开，人进入到轿厢门；其次电梯接收到关门指令信号后关门，延时装置的自动指令或乘客的手动关门指令能够发出关门信号；然后按照接收到的选层指令，电梯做出是上行还是下行的判断。如果是上行指令，电磁制动器的线圈将会被接通，并使其释放，即打开抱闸，那么电梯就会按照指定的升速曲线向上运行。而且在上行的过程中，电梯会反复对比电梯运行速度给定的信号与反馈信号，来调整电梯的运行速度，使其最终的速度曲线能够贴近理想的运行曲线，来确保电梯能够保持平稳运行。同时，在电梯上升过程中，经过的每一个楼层的信号都会被位置传感器检测，并与电梯位置进行对照，确保显示出正确的楼层位置。此外，电梯在运行时会及时搜索呼叫信号，发现即将传来的搜索信号时，轿厢会按照接到延时信号会立即做减速运动，同时平层传感器会感受到隔磁板的插入，当检测出平层信号时，电梯会继续减速直到平层区，此时电磁制动器执行断电指令，即关断抱闸，电梯停止运行并打开电门。
1.3电梯电动机的工作状态
当配重物体的重量小于轿厢的总体重量时，轿厢处于满载状态，在这种情形下，电梯电动机的正常发电状态是轿厢上升且电动机做正转运动；而电动机的再生发电状态是轿厢下降且电动机做反转运动。当配重物体的重量大于轿厢的总体重量时，轿厢则处于轻载状态，而在这种情形下，是轿厢上升且电动机做正转运动时却是电动机的再生发电状态，而且由于受到配重物体自身重力的影响，电梯轿厢会被迫上升，使电动机的同步转速小于实际转速；同理，轿厢下降且电动机做反转运动时是电梯电动机的正常发电状态。
2变频器的系统原理
变频器，采用PC机集中处理电梯选层信号、上下呼梯信号、楼层信号、拖动指令、开关门信号等，并用数字显示方式作为正常的楼层显示和门联锁及安全保护信号的故障自诊断优先显示，再配合本身具有的双CPU高速转矩计算、多段速度控制，及高性能的自动转差补偿功能、故障自诊断功能、显示、贮存功能和设定数字化等功能使整个系统具有高性能和高可靠性。变频器的主要特点有两个，即有良好的调速性能和很强的节约电能的能力。其中变频器调速电梯的电气原理如图1所示。
在变频器的工作过程中，主要需要以下几种电路来完成。
2.1整流和回馈电路
整流和回馈电路的两个重要功能：其一是通过整流把主电路网络的三相交流电变为直流电，然后以直流电源的形式供给逆变器；其二是当电梯做减速运动或制动时，把电动机的再生电能及时回馈给主电路网络。由于电梯主电路使用器件通常是IGBT或者IPM模块，所以从系统运行状态来看，这一电路不但可以被当作整流器，而且可以被当作有源逆变器。
2.2逆变电路
IGBT或者IPM模块是逆变电路常用的器件，能够提供交流电动机所需的三线交流电，确保交流电机的正常工作。
2.3检测电路
电流互感器（霍尔）主要是通过CT表示出来，对变频器的输出电流进行检测是它的主要功能，在对主电路网络的同步信号进行检测时，整流变压器发挥了非常重要的作用。而在对直流回路的具体电压进行检测时，电位器的RP功能发挥了重要作用。调整电位器Rp，改变基极偏置电阻Rb，能使放大器工作点达到最佳位置，使放大器最大不失真输出电压幅度即输出范围达到最大化。
2.4控制电路
MCU或者PLC构成了控制电路的核心组成部分，其主要的工作过程如下：首先电梯向电气传动系统发出电梯运行的速度、电流以及位置等各项指令信号，并且产生具有自动诊断的功能PWM的控制信号；其次控制电路的核心部分，如PLC，接收到指令信号后进行各类指令信号的逻辑处理和控制；完成信号的处理后再向变频器发出起、停等指令信号；与此同时，变频器也把电梯工作状态的信号:速度大小，正反方向，所处位置，电流大小等反馈给了控制电路的核心部分，这样就形成了一个双向联络的关系。
3变频器在电梯控制中的应用
3.1变频器调速主电路
变频器能够调速主电路的工作原理是，通过安装在输入侧的交流以及直流部位且能够减少高次谐波电流的电抗器，使电动机运行时的功率因数有所增加，而且还能够有效降低由于电源电压的不平衡而造成的不良影响。此外，在变频器的输入侧还安装了能够减小电梯工作时产生高频噪声的噪声滤波器。当变频器与电动机之间的距离大于20米时，为了防止由于线路过长增大的分布电容而造成的过电路，需要在输出侧加装交流电抗器。同时，在电动机再生发电状态时进行电梯重载下降，需要外接制动电阻以及制动单元，另外安装电磁制动器，确保电梯的安全运行。
3.2变频器节约系统电能
变频器是一种电能控制装置，其供电频率的交换主要是利用具有通断作用的电力半导体器件来实现，它能够依据不同电动机的负荷状况来匹配出适当的能量输入。变频器之所以具有良好的节电功能，是因为与非变频的电动机相比，变频器的电动机在工作时能够节省30%左右的电能。
3.3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，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造成损毁。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，变频器容量越小，越能满足经济性要求。
结语
综上所述，交流的调速技术随着电力电子技术以及微电子技术的快速发展也得到了进一步的突破。尤其是电梯的变频调速控制变得越来越完善。变频器在电梯控制系统中的应用不仅仅是调速主电路，还有良好的节约电能功能。节约电能符合现在可持续发展的生态理念，而调速功能可以有效地满足乘客的舒适感以及平层精度，并且与其他类型的交流调速系统相比，其运行效率更高。
参考文献
[1]陈学军.PLC与变频器在电梯节能控制系统中的应用[J].数字技术与应用，2012（07）.
[2]陈宗君.PLC在电梯变频控制系统中的应用[J].大众科技,2015,15(02):65-66.
作者简介
王殿琅（1987.9-）男，江苏扬州人，南京邮电大学电气工程及其自动化学士，工程师，单位:扬州曙光光电自控有限责任公司，研究方向:电气工程及其自动化弱电控制。
论文作者:王殿琅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：电梯论文; 变频器论文; 电动机论文; 信号论文; 电路论文; 指令论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第34期论文;