如何提升变频控制电梯运行质量的有效途径

图10-2所示为电梯驱动控制的工作原理。它包括变频器、PLC、曳引机、现场按钮指示灯、传感器等部分。

电梯的运行质量主要包括可靠性和舒适感。

所谓可靠性是指电梯系统在规定的时间内保持规定功能的能力，是建立在大量统计数据基础上的概率概念。我们对电梯的可靠性要求，是指在运行时间里故障要尽可能少，并且一旦出现故障要能很容易地排除。而影响到人身安全的环节如安全钳、限速器、安全触板、光栅门区保护系统等要绝对不能失灵。

舒适感主要指电梯的加速度、振动、噪声、装潢、照明等指标，其目的是给乘客提供一个尽量舒适的乘梯环境。早期舒适感要求主要是把超重与失重感、烦躁与焦虑感等控制在乘客能忍受的范围之内；现代的舒适感则追求使乘客不但在生理上而且在心理上把乘坐电梯当成为“上上下下的享受”。

以下描述的是提高变频控制电梯的可靠性和舒适感的几个有效途径：

1.选用品质优良、性能稳定的曳引机

电梯控制系统首先是一个机械系统，电梯运行就是轿箱在导轨上的往复机械运动。轿箱在X和Y方向的机械振动完全靠导轨的安装和导靴的加工精度和质量来保证，而Z方向的机械振动与曳引机及其驱动电动机、变频调速器息息相关。

图10-2 电梯驱动控制工作原理

a）电梯控制示意 b）电气控制原理

电梯曳引机通常由电动机、制动器、减速箱及底座等组成，是电梯运行的驱动装置，其性能直接关系到电梯运行的可靠性和舒适感。曳引机的机械间隙对电梯的影响主要体现在电梯的加减速过程中，在电动机速率发生变化时，电动运行和发电运行将发生切换，造成电梯的振动。

2.选用品质优良的矢量变频器

首先，变频器矢量控制是完全基于电动机参数的矢量控制，因此无论是异步或同步电动机参数都必须能够进行自学习。否则，就得不到优越的电动机控制性能。

其次，变频器必须具有零速150%以上的转矩输出，可以保证良好的停车和起动性能。

另外，变频器需要非常好的过载能力，110%的额定负载，必须连续运行，特别对于高层电梯，需要满载运行超过30s以上的，更要考虑到这一点。有些变频器，100%的额定负载，不能够连续运行60s，因此在用于高层电梯控制的时候，均被建议放大一档使用，给用户造成了不必要的经济损失。

3.变频器的运行曲线和最佳控制时序(www.xing528.com)

电动机在起动的时候，由于比较大的机械静摩擦力，可以通过调节变频器起动速度和起动速度保持时间来消除。一般变频器都有速度环PI参数调整参数，可以有效地调整变频器的动态响应速度和稳速精度。对于加减速过程中的舒适感问题，要通过S曲线调整来解决。S曲线的调整一般都与电梯的使用场合有关，对于医院和疗养院等对舒适感要求很高的场合，需要减小相应的参数；对于办公写字楼等需要高效率的场合，可以适当增大相应的参数。同时在结束段急加速和开始段急减速的增大，还有利于克服间隙造成的加减速过程中的抖动。

电梯的最佳时序控制如图10-3所示，变频器在收到运行命令后，先进入零速运行过程，延时T₁，保证电动机励磁达到稳态后打开抱闸；同时变频器开始运行，起动速度保持时间T₂后是高速、低速到零速；零速运行T₃后，在保证惯性影响为零的情况下，关闭抱闸，由于抱闸抱紧需要一定时间，因此必须延时T₄后撤销运行命令。

图10-3 变频控制电梯的理想时序控制图

4.变频器的起动补偿

对于1.75m/s以下的中低速电梯，由于运行速度较低，基本不需要起动补偿就可以达到比较满意的程度。对于1.75m/s以上的中高速电梯，如果是起动舒适感要求比较高的场合，就必须添加称重装置，进行起动转矩的补偿。

一般有两种称重装置，即开关量检测和模拟量检测。对于开关量检测具有成本低，单只能做到有级补偿，一般安装有4个开关，可以在空载和满载之间实现任意四点的准确补偿，但是由于是有级补偿，还不能做到理想的程度。

模拟量传感器可以实现无级补偿，但是存在的问题是模拟量传感器往往会随着电梯的使用，其输出发生偏移，造成补偿错误，效果就会变差，因此需要定期对补偿增益进行调整。

5.编码器的合理使用

编码器是电梯变频闭环控制的必要器件，其合理选用对电梯的安全、可靠性都有重大影响。从安装方式上，轴套式更加可靠，但价格相对于连轴式稍贵（见图10-4）。目前许多采用连轴式编码器的产品由于标准联轴器在同轴度不好的情况下很容易折断，可靠性非常差。

图10-4 编码器方式

a）轴套式 b）连轴式

小贴士

从接线方式看，编码器有推挽式和集电极开路式。一般而言，在编码器接线超过5m以上时建议采用集电极开路式编码器，以提高抗干扰能力。编码器的每转脉冲数一般在300线以上就可以保证变频器的正常运行，建议在成本许可的情况下，最好将每转脉冲数提高到1000～2000线，可以大大提高电梯的起动舒适感。因为每转脉冲数越大，电梯起动溜车就容易实现快速检测，从而可减少溜车现象的发生。