通用变频器应用技术 四川机电职业技术学院 电子电气工程系
学习情境5： 变频器的 应用案例 分析及系统 设计方法 学习性工作任务15：变频器在电梯中的应用 （2学时）
教 学 目 标 知识目标： 能力目标： 1．了解通用变频器的应用范围。 2．明确实际控制系统使用通用变频器的实际意义。 教 学 目 标 知识目标： 1．了解通用变频器的应用范围。 2．明确实际控制系统使用通用变频器的实际意义。 3．明白通用变频器控制系统的设计步骤。 能力目标： 1．能对通用变频器控制系统进行分析。 2．能对简单的通用变频器控制系统进行初步设计。
15.1 电梯概述 （1）电梯分类：乘客电梯、载货电梯、住宅电梯、病床电梯、观光电梯。 教 学 内 容 15.1 电梯概述 （1）电梯分类：乘客电梯、载货电梯、住宅电梯、病床电梯、观光电梯。 （2）电梯的发展：直流恒速拖动电梯→交流双速电梯→交流调压调速电梯→交流变频调速 （3）变频调速电梯的特点：能够实现安全性，变频器有完善的硬件及其保护功能，可靠性高；舒适性，低速时有较大转矩，转矩波动小，低噪音；经济性，程序控制功能完善，无需外加设备。
随着载客量多少的变化、上下行的变换，要求电动机在四象限内运行。更重要的是要满足乘客的舒适感和保证平层精度(即准确停车)。这些要求是变频器在电梯上应用的特殊之处。因此，变频器必须闭环运行(带PG反馈)，还必须加制动电阻。高速电梯(1.6m/s以上的速度)一般都采用专用变频器。而低速电梯采用低价格的通用变频器也可以满足要求。 电梯是垂直运输工具，属于位能负载。其拖动机构原理如图7—8所示，动力来自电动机，一般选11kW或15kw的异步电动机。曳引机的作用有三点：其一是调速，其二是驱动曳引钢丝绳．其三是在电梯停车时实施制动。为了加大载重能力，锕丝绳的一端是轿厢，另一端加装了配重装置，配重的重量随电梯载重量的大小而变化。计算公式如下： 配重的重量=(载重量／2+轿厢自重)×45％
其中，公式中的45%是平衡系数，一般要求平衡系数在45％～50%之间。这种拖动机构可使电梯的载重能力大为提高，在电梯空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处在发电状态；而电梯在重载上行和空载下行时，电动机的负载最大。是处在拖动状态，这就要求电动机在四象限内运行。为满足乘客的舒适感和平层精度，要求电动机在各种负载下都有良好的调速性能和准确停车性能。为满足这些要求，采用变频器控制电动机是最合适的。变频器不但可以提供良好的调速性能，并能节约大量电能，这是目前电梯大量采用变频控制的主要原因。
15.2 安川616G5通用变频器电梯调速系统 15.2.1通用变频器6l6G5技术特性 (1)可直接控制交流异步电动机的电流，使电动机保持较高的输出转矩。 (2)VS—616G5适用于各种应用场台，在低速下实现平稳起动并且极其精确的运行。 (3)它的自动调整功能可使各种电动机达到高性能的控制。 (4)VS-616G5将U/f控制、矢量控制、闭环U/f控制、用环矢量控制的四种控制方式融为一体，其中闭环矢量控制是最适合电梯控制要求的。
图15-1 A、B脉冲波形 15.2.2 变频器的配置及容量选择 VS-616G5变频器用在电梯调速系统中，必须配PG卡及旋转编码器、以供电动机测速及反馈。旋转编码器与电动机同轴连接，对电动机进行测速。旋转编码器输出A、B两相脉冲，当A相脉冲超前B相脉冲90°时，认为电动机处于正转状态。当A相脉冲滞后于B相脉冲90°时，认为电动机处于反转状态。旋转编码器根据AB脉冲的相序，可判断电动机转动的方向，并可根据A、B脉冲的频率(或周期)测得电动机的转速。旋转编码器将此脉冲输出给PG卡，PG卡再将此反馈信号送给616G5内部，以便进行运算调节。A、B二相脉冲波形如图15-1所示。
VS-616G5用在电样调速系统中，还必须配置制动电阻。当电梯减速运行时，电动机处于再生发电状态，向变频器回馈电能。这时，同步转速下降，交-直-交变频器的直流部分电压升高，制动电阻的作用就是消耗回馈电能，抑制直流电压升高。 (1)基本配置如下： 1) 6l6G5变频器。 2)PG卡。 3)60O脉冲旋转编码器(一般选OMRON公司的产品)。 4)制动电阻。 5)电梯运行曲线输入板(可选配)。 (2)容量选择方法如下：可选1:1配置，即电动机容量和变频容量相等。最好是采用大一数量级选配，即11kW电动机选15kW的变频器，15kW电动机选18kW的变频器。
15.2.3 电梯变频器调速系统的构成 变频器控制的电梯系统中，变频器只完成调速功能，而逻辑控制部分是由PLC或微电脑来完成的。PLC负责处理各种信号的逻辑关系。从而向变频器发出起停等信号，同时变频器也将本身的工作状态信号送给PLC，形成双向联络关系。变频器又要通过与电动机同轴连接的旋转编码器和另配置的PG卡，完成速度检测及反馈,形成闭环系统。系统构成如图15-2所示。 图15-2 系统结构图
15.3 安川616G5通用变频器电梯调速系统电路原理 15.4 电梯变频调速系统现场调试中的几个问题 15.3.1 系统电路原理 15.3.1 系统电路原理 15.3.2 616G5参数设置 15.3.3 输入参数后对电动机的自学习 15.4 电梯变频调速系统现场调试中的几个问题 电梯变频调速系统在测试运行前，必须将参数输入进去，然后进行自学习。完成了这些步骤之后，就可以试运行了。此时，应先运行慢车，当慢车运行无误后．再调试快车。首次调试快车时,应将电梯慢车行至楼层的中间层，以防快车运行有误，造成冲顶或蹲底。
15.4.1 参数调整：根据电动机运行情况可对以下参数进行调整，使电梯运行更加平稳准确 (1)PI参数 C5-01在5～40间调整 C5-02在O.5～5间调整 (2)S字时间 C2-01～C2-04在O.8s左右调整 (3)加减速时间 C1-01、C1-02在3s左右调整 (4)快车频率 D1-02在50Hz以下调整 (5)爬行频率 D1-03在4～6Hz间调整 (6)旋转方向改变 根据电动机旋转方向，更改F1-05为1或0。 15.4.2 电动机制动控制的处理 (1)当起动信号从PLC输出给变频器时，变频器开始运行，控制端子9-lO信号立即输出给PLC，但PLC要在9-10信号有效0.8s左右后再松开制动闸。而在减速平层后，要在速度完全为零时即9 -10信号无效后，再把制动器闸瓦夹紧。
(2)BB基极封锁应和制动信号同时从PLC输出，即电梯停在某层时，一直处在BB封锁状态，以防误动作。 (3)设定电动机额定转差频率，并加上约1.OHz，如果设定值过低，电动机转矩变低，很容易滑行，一定要设定得比E1-09(最小输出频率)值大，过高的设定值容易引起起动时的冲击。此外，频率检测滞后现象可进行调整，如在停止时产生转差,可减少0.5Hz左右。 随着科技的发展，大量的电梯专用变频器开始推向市场。这些变频器可以在高速电梯上应用，但目前，专用变频器的价位较高，而大部分电梯都是在1.6m以下的速度运行。因此，通用变频器在电梯上应用的比较广泛。为提高运行性能可增加理想运行曲线输入板，这样可取消电梯的爬行段，使电梯的运行完全按理想曲线运行。
课 外 任 务 1．布置课外作业 2．进行学习经验总结 3．预习下一次课程