浙江省特种设备科学研究院 浙江 杭州 310000
摘要：随着社会经济的快速发展，我国科学技术水平快速提高，各行各业不断进行技术更新换代。目前，电梯传动的主要控制方式是变频调速，电梯运行速度控制可使用合适的变频器和电动机。介绍了变频器的选用标准和调速原理，并探讨了变频器在电梯控制系统中的应用。
关键词：变频器；电梯控制系统；实际应用
引言：为了实现平稳运行，电梯需要使用逻辑控制、变频器控制等方式组成的控制系统。在对电梯控制系统进行设计的过程中，变频器可直接控制曳引机，可编程逻辑控制器（PLC）可控制变频器的输入信号。对于逻辑控制要求来说，可以使用PLC的方式向变频器传达轿厢开始运行、运行方向、停止运行和制动减速等信息，与此同时，可将变频器的调速功能融入旋转编码器中，最终构成闭环形式的矢量控制系统，共同控制曳引电机的转速，达到控制电梯运行速度的目的，进而提升轿厢的平温度与舒适度。
一、扶梯控制的三种主要方式
（一）自动运行
在扶梯上下口处安装传感器，当传感器检测有乘客进入（距梳齿板1.3米左右），扶梯启动运行，如乘客继续进入，一直以额定速度正常运行。如在预先设定的时间内没再检测到有乘客进入或扶梯出口侧传感器检测到最后一个乘客离开扶梯后，扶梯将自动停。待有乘客进入时，扶梯再投入运行。
（二）ECO方式
利用Y－Δ启动装置，扶梯投入运行后，如处于空载或轻载时，控制系统将驱动电机从Δ型自动切换到Y型运行以节约能耗。当扶梯负载增加后，再自动转成Δ型运行。
（三）变频运行
在扶梯出入口踏板下安装传感器与变频器。扶梯通过启动变频器开始运行，当达到100%（0.5m/s）额定速度运行后，如无乘客，扶梯由100%额定速度自动降为20%（0.1m/s）速度爬行（可自行设定扶梯在20%速度下运行一段时间仍无人乘梯，扶梯自动平缓地停梯）。如扶梯入口处传感器检测到有乘客，就给变频器一个信号，扶梯平缓地升至100%额定速度运行，如乘客继续进入，扶梯一直以额定速度正常运行。如在预先设定的时间内传感器没再检测到有乘
客，传感器就不再给变频器信号，扶梯将自动转至节能的爬行速度运行，从而达到节能的目的。
二、电梯系统的概念
电梯系统属于一个六层六站的综合系统，井道内包含端站打板、轿厢、楼层隔磁板、安全窗、平层、对重、安全钳以及感应器等多种动作开关，轿厢底部配备了满载开关和超载开关，井道外每一层都设置了楼层显示、呼梯指示以及呼梯按键。基站点锁设置在一层，井道顶部设置有机房，机房内部配备限速器、机房检修按键、曳引机、慢上开关和慢下开关。井道底部设置了限速器绳轮、底坑以
及缓冲器。轿厢内部设置了轿顶接线厢、厅门、轿顶照明灯、轿门、轿顶急停、门机机构、安全触板、门刀机构、门机供电电路、门锁机构、慢上开关以及慢下开关。厅门和轿门设置了楼层显示装置，轿门右侧设置了满载指示、内选
按键、内选指示、超载提示、开关门按键以及警铃按键。
三、控制系统的概念
电梯控制系统的硬件组成部分包含调速系统、轿厢操作盘、变频器、厅门信号以及PLC等元件。调速系统主要由变频器来完成，而PLC则负责逻辑控制部分。各种信号的逻辑关系由PLC负责，并向变频器发射相应的启停信号，随后变频器向PLC发送自身的工作状态，从而产生双向联络的良好关系。与此同时，电梯控制系统还配备了PG卡，与电动机同轴连接旋转编码器，从而完成速度反馈和测试，进而产生位置闭环和速度闭环。因此，电梯控制系统应配备相应的制动电阻，一旦电梯发生减速运行情况，其电动机应停留在再生发电的状态，抑制直流电压升高的同时对变频器进行回馈电能操作[1]。
四、变频器的概念
变频器是一种较为高效的电能控制装置，利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率，它可改变点源频率，启动异步电机，最终实现对电梯的变频调速。变频器包含整流单元、逆变器、控制器等模块。在变频器内部运行过程中，整流单元可将工频交流电转变成直流电，直流中间电路可保存电能。在设计过程中，逆变器选用IGBT三相桥式逆变器，其主要功能是将直流电转变为不同脉宽、不同幅度和不同频率的方波。控制器可控制输出方波脉宽，使其输出PWM波形，从而有效控制交流电机。变频器应用在电梯中时，可整流工频交流电源，将其改为直流电后，可通过逆变器使其变为交流电，从而输出PWM波形。与此同时，可根据实际要求改变输出交流电的频率和电压[2]。
五、扶梯的应用和发展
当今扶梯进一步向着高科技、节能、智能化的方向发展，变频器在扶梯领域的应用更广泛。以迅达公司自动扶梯为例，自动变速驱动有如下三种方式。相控调速:具有软启动、正常运行和检修运行速度功能。但检修运行速度使用有一定限制。标准变频器：仅在扶梯负载60%额定功率以下时工作，具有相控调速功能、爬行运行、检修运行速度功能，检修运行无限制。多数情况下，扶梯运行于2/3额定载客量以下，如以100%电机功率配置变频器，当扶梯100%负载运行时，变频器处于短路状态不起作用。此时可将变频电路设计成旁路变频，按60%电机额定功率配置变频器。如电机额定功率为11Kw，则变频器的功率为7.5Kw。当扶梯运行于负载的60%额定功率以下时，电机通过变频器工作；当负载增加至100%时，控制系统就将电机切换至工频电网供电。可大大降低变频器的初期投资成本，而且具有较好的性能价格比。自动扶梯安装标准GFU变频系统后的工作原理如下：扶梯开启后，在变频器驱动下平缓启动加速到额定运行速度0.5m/s。当乘客不断增加达到负载的60%额定功率时，扶梯切入至电网直接供电，以额定速度运行，当扶梯负载下降至负载的60%额定功率以下时，则扶梯切换到变频器供电。如在预先设定时间内扶梯入口处的扫描传感器未检测到有乘客进入，则扶梯平缓地转入爬行速度0.1m/s运行。当检测有乘客进入时，扶梯加速到0.5m/s运行，扶梯处于上行状态，随着乘客不断增加致负载达到60%额定功率时，驱动电机切入至电网直接供电，此时电机不受变频器驱动；扶梯处于下行状态随着乘客不断增加，负载增加到一定程度时，电机进入发电状态被连接到电网电源，此时电机不受变频器控制。如乘客继续进入，则扶梯将以0.5m/s的速度稳定运行且始终不受变频器控制。如在预先设定的时间段内没再检测有乘客，那么扶梯转到变频器驱动，减速到爬行速度运行[3]。
六、结束语
近年来，我国科学技术水平不断提高，电梯行业飞速发展，PID控制、变频器以及永磁同步电动机等新技术开始广泛应用于电梯设计中。在电梯控制系统设计中，人们要综合分析建筑物实际情况和电梯使用性能要求，合理地将变频器应用于电梯控制系统中，有效满足电梯运行要求，保证电梯运行的经济性、安全性以及高效性，促进电梯行业实现可持续发展。
参考文献：
[1]张普龙,郑国威.变频器在电梯控制系统中的应用解析[J].卷宗,2019,009(010):251.
[2]张海莉.变频器在电梯控制系统中的应用[J].电气传动自动化,2016（13）：24-25.
[3]李淑芳,马晓萍.变频调速控制系统在电梯中的应用[J].企业技术开发,2014（12）：13-14.