1.  前言
      隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ摺ｋ娞菪阅艿暮脡膶?duì)人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。我國(guó)電梯控制系統(tǒng)主要有三種方式：繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。其中PLC控制系統(tǒng)以其顯著的優(yōu)點(diǎn)成為電梯控制系統(tǒng)的主流。PLC控制系統(tǒng)主要有雙速電梯系統(tǒng)和變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，后者通過改變電機(jī)供電的電壓和頻率，平滑調(diào)節(jié)電梯速度，可以獲得更好的乘坐舒適感，它平層精度高，并具有顯著的節(jié)能效果，保障了電梯的可靠性，成功地解決了電梯運(yùn)行的舒適感問題。
        過去，對(duì)中、低速電梯主要采用拖動(dòng)系統(tǒng)來構(gòu)成其曳引系統(tǒng)，應(yīng)用變極方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。因?yàn)檫@種系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，無法對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加、減速進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，所以此方式的舒適感和平層精度都較差。后來又采用交流調(diào)壓調(diào)速控制的電梯，進(jìn)行速度閉環(huán)控制，其舒適感和平層精度都有較大提高，但它卻很難實(shí)現(xiàn)精確控制，并且能耗大，輸入功率因數(shù)也低，影響了系統(tǒng)的整體性能。對(duì)于高速電梯，過去主要采用晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)，存在維護(hù)難等問題，并且調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)也不高。與前述方式相比較，變頻調(diào)速則是各種調(diào)速方法中效率、性能均較好的一種。
        2. 變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)
        采用PLC控制的變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

 

    圖1 PLC控制的變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)原理框圖

 

        在電梯系統(tǒng)中要處理的信號(hào)十分多而且復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)必須仔細(xì)考慮對(duì)信號(hào)快速準(zhǔn)確的處理問題。采用許多的先進(jìn)驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)就很有必要，其中包括矢量變換控制技術(shù)、高速CPU技術(shù)、DSP技術(shù)和采用新型大功率器件IGBT的高性能變頻調(diào)速器。圖1中PLC主要處理一些監(jiān)控信號(hào)，主要有樓層計(jì)數(shù)信號(hào)，呼梯、選層信號(hào)，定向信號(hào)，換速信號(hào)，主控制信號(hào)等。此外還有開、關(guān)門控制，樓層顯示，呼梯、選層顯示，單、雙控制，安全條件自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)平層、消防等各種控制信號(hào)。
        將變頻器用于電梯時(shí)，常稱為VVVF電梯。一般變頻器有交—交、交—直—交兩種類型。對(duì)于交—直—交變頻器，可以按直流環(huán)節(jié)電壓、電流的特點(diǎn)（由濾波的電容量和電感量決定）劃分為電壓型和電流型變頻器。電梯一般采用電壓型變頻器。改變電動(dòng)機(jī)定子的電源頻率，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。但為了保持調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通恒定，應(yīng)滿足壓頻為常數(shù)，即變頻時(shí)應(yīng)協(xié)調(diào)地變壓。
        目前，雖有電梯專用變頻器，但其價(jià)格昂貴，因此可以采用通用型變頻器，通過合理設(shè)計(jì)，可使其達(dá)到專用變頻器的控制效果。為滿足電梯控制上的要求，參數(shù)設(shè)置比專用型變頻器要復(fù)雜得多。為減少啟動(dòng)沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些（3s），而積分時(shí)間常數(shù)宜大些（5s）。為了提高運(yùn)行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻（50Hz），而爬行頻率要盡可能低些（4Hz），以減少停車沖擊，檢修慢車頻率可選10Hz。為了保證平層精度及運(yùn)行的可靠性，曳引電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用閉環(huán)控制，其轉(zhuǎn)速由旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)。為使變頻器工作在最佳狀態(tài)，需使變頻器對(duì)所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，其方法是：將曳機(jī)制動(dòng)輪與電機(jī)軸脫離，使電機(jī)處于空載狀態(tài)，然后啟動(dòng)電機(jī)，變頻器便可自動(dòng)識(shí)別并存儲(chǔ)電機(jī)有關(guān)參數(shù)，使變頻器能對(duì)該電機(jī)進(jìn)行最佳控制。
        3. 變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的控制技術(shù)
        電梯系統(tǒng)的控制主要可分為拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速控制與選層系統(tǒng)的邏輯控制。VVVF電梯拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)就是采用交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及矢量變換控制技術(shù)。VVVF電梯調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)是：電梯啟動(dòng)采用降頻軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流很小，不超過額定電流。在電梯的制動(dòng)段，電梯調(diào)速系統(tǒng)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，不需從供電網(wǎng)中取得電能，從而降低了電能的消耗，避免了電機(jī)過熱，調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)比較高（接近1）。
        調(diào)速控制是指對(duì)電梯從啟動(dòng)到平層整個(gè)過程中速度的變化規(guī)律進(jìn)行控制，從而減輕人在乘坐電梯時(shí)由于啟、制動(dòng)過程中加、減速產(chǎn)生的不舒適感（上浮、下沉感），并保證平層停車準(zhǔn)確可靠。與選層系統(tǒng)的邏輯控制相比，調(diào)速控制更為復(fù)雜，其控制性能的優(yōu)劣在很大程度上決定著電梯的性能和質(zhì)量。電梯的運(yùn)行可分為啟動(dòng)、穩(wěn)速、制動(dòng)三個(gè)階段。穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)考慮到節(jié)能和對(duì)電網(wǎng)的干擾，系統(tǒng)采用開環(huán)控制，而啟、制動(dòng)運(yùn)行時(shí)為使運(yùn)行速度跟隨給定理想速度運(yùn)行，采用閉環(huán)控制。理想速度運(yùn)行綜合了舒適感（滿足人體對(duì)加速度及加速度變化率要求）、運(yùn)行效率及電機(jī)調(diào)速性能，按位置原則存儲(chǔ)于程序存儲(chǔ)器中。調(diào)速控制系統(tǒng)由主回路和控制回路兩部分組成，主回路包括曳引電動(dòng)機(jī)（三相異步電動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)及功能電路，速度反饋信號(hào)來自與電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸的脈沖發(fā)生器，其輸出脈沖的頻率對(duì)應(yīng)電梯運(yùn)行速度。速度的控制由系統(tǒng)通過改變觸發(fā)脈沖的控制角（移相角）實(shí)現(xiàn)，經(jīng)相應(yīng)的移相角延時(shí)時(shí)間后，根據(jù)電梯實(shí)際速度與給定速度之差情況控制主回路工作狀態(tài)。由于負(fù)載變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑、伸縮等因素，使減速過程可能不符合直接停靠的平層要求，為此，在離層樓100-200mm處設(shè)置1-2個(gè)平層校正器，當(dāng)轎廂運(yùn)行到此校正點(diǎn)時(shí)，將實(shí)際速度與該點(diǎn)由平層校正器發(fā)出的平層速度給定值進(jìn)行比較，如無差，則按原減速曲線運(yùn)行；若有差，則用差值校正原速度給定曲線斜率，使之保證準(zhǔn)確平層。