变频器原理及维修.doc

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1、电梯VVVF控制及电梯专用变频器原理及结构维修保养知识电梯在90年代的交流双速控制时代，逐渐发展到交流变频变压VVVF控制应用，在控制节省能源方面比交流双速控制方式节约能源30%变频器有良好矢量控制特性;低速下平稳启动性极好;硬件可靠性与性价比极高。目前全球的知名品牌及国内品牌电梯都在采用电梯专用变频器来做为控制系统的一部分。目前电梯领域常用的有安川，富士，西威，艾莫森，莫耐克一体机，新时达一体机。电流型矢量控制变频器之一，其调速范围达到1:1000，控制精度达到0.02%，具备在零速启动力矩可以达到150％的特色。尤其安川独特的全领域、全自动力矩提升功能在电梯拖动中能获得良好的舒

2、适感和稳定性。G5可以接受控制器如PLC等的多段速频率指令或者模拟电压、电流指令;可以通过自学习适应各种电机并获得良好的矢量控制特性;低速下平稳启动性极好;舒适感更好，安全性能更高。一VVVF型电梯的基本原理根据电机学理论，交流电动机的转速公式为:n=60f(1-s)/p上式中:f为定子的电源频率;p为极对数;s为转差率;n为转速。二交流永磁电机可有以下几种调速方法:(1)改变电机极对数p，可以改变电机转速。这是交流双速梯采用的调速方法。(2)通过调整定子绕组电压大小来改变转差率s,以达到调速目的。这是交流调速梯采用的调速方法。(3)改变定子电源频率f也可达到调速目的，但f最大不能

3、超过电机额定频率。电梯作为恒转矩负载调速时为保持最大转矩不变，根据转矩公式M=CmФIcosφ式中Cm为电机常数，I为转子电流，Ф为电机气隙磁通，cosφ为转子功率因数。必须保持Ф恒定，又根据电压公式U=4.44fWkФ，式中U为定子电压，f为定子电压频率，W为定子绕组匝数，k为电机常数，必须保持U/f为常数，即变频器必须兼备变压变频两种功能简称为VVVF(VaryVoltageVaryFrequency)型变频器,这就是VVVF型电梯的基本控制原理。三选择功率与其他配件通常变频器在电梯应用中还需要制动单元与制动电阻，在再生状态时获得足够的制动力矩;还需要配置PG速度卡获得编码器的

4、速度反馈信号;在长期发电机运行及其他特殊场所还需要配置交流电抗器。变频器一般按照电机的功率放大一级选择，为了获得变频器理想的控制性能，一般变频器功率应当满足下式:变频器功率≥K×1.732×Vm×Im其中，K为电流波形校正系数，Vm为电机额定电压，Im为电机额定电流。3.1制动单元的选择在变频器应用中当轿厢空载上升或重载下降时，拖动系统存在位能负荷下放。电动机将处于再生发电制动运行状态，使电动机回馈的能量通过逆变环节中并联的二极管流向直流环节给滤波电容器充电。当回馈能量较大时，会引起直流环节电压升高发生故障，电动机急速减速也会造成上述现象。解决办法是在变频器直流环节并联制动单元和制

5、动电阻。制动单元是变频器一个可选组件，内设检测和控制电路，其工作时对变频器的直流回路电压进行在线检测。当电压超过设定允许值时，触发制动器晶体管导通，经电阻释放能量维持变频器的直流母线电压在正常工作范围内，一个制动单元可并联几个电阻，视工况而定。3.2电阻的选择电阻的选择非常重要，电阻选择过大则制动力矩不足，电阻选择过小则电流过大、电阻发热等问题难以解决。一般我们推荐的电阻功率和阻值内选择，对于提升高度较大、电机转速较高的情况可以适当减小电阻以得到较高的制动力矩，如果最小值不能满足制动力矩的话，要更换大一级功率的变频器。制动单元和制动电阻应根据回馈最大能量及时间来选用。一般制动电阻器

6、的选择应使制动电流Is不超过变频器的额定电流Ie，制动电阻最大功率Pmax要小于1.5倍的变频器功率，然后与过载系数相乘。过载系数与减速时间和持续制动时间有关系，具体要求各厂家会根据电梯的功率配备电阻。采用制动电阻消耗电机再生制动时送回直流回路的电能，在制动过程中，当直流电路电压高于正常电压70V时，制动单元中的IGBT进行直流斩波，使制动电阻流过电流消耗再生电能。3.3PG卡PG卡一般选择PG-B2，仅在编码器为线输出或者需要编码器脉冲在2000p/r时选择PG-X2，速度卡均可提供最大32分频输出，可供控制器计数使用。3.4光电编码器选用增量式600p/r，推挽放大输出，A相B

7、相Z相原点信号，轴径8mm中空型的编码器。43.5PLC可编程控制器PLC，完成系统逻辑控制部分。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，同时变频器也将工作状态信号送给PLC，形成双向联络关系，它是系统的核心。变频器系统的硬件结构如图下一硬件组成图1.整流器它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。2.中间电路，有以下三种作用：a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。b.通过开关电源为各个控制线路供电。c.可以配置滤波或制动装置