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以滿足人們的需要。電梯控制系統(tǒng)框圖如下：

圖2.1 電梯控制系統(tǒng)框圖

由上圖可以看到，電梯控制系統(tǒng)主要由電梯電力拖動控制系統(tǒng)（調(diào)速控制變頻器系統(tǒng)）和電梯電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。電梯電力拖動系統(tǒng)部分的性能對電梯運(yùn)行時乘客的舒適感有著重要的影響，而電氣控制部分是電梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

2.1變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)運(yùn)行原理

電力電網(wǎng)送來的380V動力電源變?yōu)榭煽氐闹绷麟姡��?jīng)變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)的頻率可變的變頻變壓三相正弦交流電，驅(qū)動電動機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。若配置交流變頻曳引機(jī)效果更佳，成本亦低。當(dāng)電梯檢修時，PLC向變頻器發(fā)出方向和檢修運(yùn)行信號，系統(tǒng)按預(yù)先編好的速度指令使電梯轎廂作上、下慢速運(yùn)行。變頻器內(nèi)部帶電流反饋和速度反饋。電梯的速度總是跟隨理想曲線的變化而變化的。

2.2變頻器

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

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2.2.1變頻調(diào)速原理

由電機(jī)學(xué)原理可知三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由下式表示：

n?60f?1?s?p 式2.1）

式中：f為電機(jī)的電源頻率，p為電動機(jī)定子繞組的極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率 從上式3.1可看出，在極對數(shù)P和轉(zhuǎn)差率不變的情況下，轉(zhuǎn)速n與電機(jī)電源的頻率

f成正比，改變電動機(jī)的頻率f就可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)電梯的零速起動。

2.2.2變頻器組成、工作原理及其分類

① 變頻器組成及工作原理

變頻器通常由主電路、控制電路和保護(hù)電路組成。主電路如圖2.2所示。 主電路包括整流器、逆變器和中間直流環(huán)節(jié)。

圖2.2 變頻器主電路圖

其整流電路采用的是不可控的二極管整流電路，而變頻器的輸出頻率和輸出電壓均由逆變器按PWM方式來完成。利用參考電壓波與載頻三角波互相比較來決定開關(guān)器件的導(dǎo)通時間，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。

逆變器又稱負(fù)載變流器，最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用6個半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中的主開關(guān)器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。

中間直流環(huán)節(jié)。由于逆變器的負(fù)載是異步電動機(jī)，屬于感性負(fù)載，故在中間直流環(huán)節(jié)和電動機(jī)之間總會有無功功率的交換。此無功功率要靠中間直流環(huán)節(jié)的

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儲能元件（電容或電抗）來緩沖，故又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。

② 變頻器的類型

按電源的性質(zhì)來分：電壓型變頻器，電流型變頻器

按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分：PAM方式，PWM方式，高載波變頻率PWM方式

按控制方式分：U/f控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制

按電壓等級分：低壓變頻器，高壓大容量變頻器

按用途分：通用變頻器，高性能專用變頻器，高頻變頻器，小型變頻器。

2.2.3變頻器機(jī)型選擇

隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前，為電梯控制而設(shè)計的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但其價格相對較貴。因此，本設(shè)計沒有采用專用變頻器，而是選用了通用變頻器——安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。

電梯的調(diào)速要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)、動態(tài)性能外，它的舒適度指標(biāo)往往是選擇中的一項重要內(nèi)容，此外電梯節(jié)約用電也日益受到重視。綜合考慮各種因素，本設(shè)計選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器，它具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能，可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時降低了電機(jī)運(yùn)行損耗，特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合。

VS616-G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器。這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。

VS-616G5變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：

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VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下：

① 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。

② 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。

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③ 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。

④ 保護(hù)功能完善、維修性能好。

⑤ 通過LCD操作裝置，可提高操作性能。

2.2.4變頻器計算及其參數(shù)設(shè)置

① 變頻器功率的計算

變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、電梯運(yùn)行速度、電梯載重與配重進(jìn)行

1，電梯運(yùn)行速度為v，電梯自重為W1，電梯載選取。設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為P

重為W2，配重為W3，重力加速度為g，變頻器功率為P。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2有：

P2???1?W2?W3?g?F1?V 式（2.2）

其中F1?K?W1?W2?W3?g?s為摩擦力，s可忽略不計。

1，相對于P2留有較大裕量，電機(jī)功率P1，變頻器功率P應(yīng)接近于電機(jī)功率P

因此可以取

P?1.5P2 式（2.3）

②變頻器制動電阻參數(shù)的計算

由于電梯為位能負(fù)載，電梯運(yùn)行過程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能，帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕�能量回饋電網(wǎng)，但成本太高。采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動電阻RZ大小應(yīng)使制動電流IZ不超過變頻器額定電流的一半，即

UI?0ZZ?IN 式（2.4）

其中U0為額定情況下變頻器的直流母線電壓。由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率。

2.3電梯理想速度曲線設(shè)計

電梯理想速度曲線總體說來是現(xiàn)代社會中人們對電梯的要求的概括，其中包括快速性，舒適性。然而快速性和舒適性是一對相互矛盾的要求。

2.3.1電梯快速性的性能要求

電梯作為一種交通工具，對于快速性的要求是必不可少的�？焖倏梢怨�(jié)省時間，這對于處在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會中的乘客是很重要的。

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提高快速性的方法主要有三種方法：

① 提高電梯的額定速度。電梯的額定速度提高，運(yùn)行的時間縮短，達(dá)到了為乘客節(jié)省時間的目的。提高速度的同時應(yīng)加強(qiáng)安全性、可靠性的措施，故此梯速提高電梯的造價也隨之提高。

② 集中布置多臺電梯。通過增加電梯的臺數(shù)來節(jié)省乘客的時間，該方法不是直接提高梯速但同樣能夠達(dá)到目的。但電梯的臺數(shù)增加不是無限制的，通常在乘客高峰期時，使乘客的平均候梯時間小于30S即可。

③ 盡可能減少電梯起、停過程中的加減速時間。電梯是一個頻繁起、制動的設(shè)備，在起、制動階段不能太慢，GB/T10058—1997《電梯控制技術(shù)》中就規(guī)定了

0.52s，直流高電梯加減速度的最小值：“直流快速電梯平均加、減速度不小于

0.72s。速電梯平均加、減速度不小于”這就是對電梯快速性的要求。

2.3.2電梯舒適性的性能要求

① 由加速度引起的不適

人在加速上升或減速下降時，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消了部分的重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到內(nèi)臟不適，頭暈?zāi)垦！?/p>

考慮到人體生理上對加、減速度的承受能力，GB/T10058—1997《電梯控制技術(shù)》

1.52s。中規(guī)定：“電梯的起、制動應(yīng)該平穩(wěn)、迅速，加、減速度的最大值不大于”

② 由加速度變化率引起的不適

人體不僅對加速度敏感，對加加速度（或稱加速度變化率）也很敏感。用a表示加速度，用ρ表示加加速度，則當(dāng)加加速度ρ較大時，人的餓大腦感到暈眩、痛苦，其影響比加速度的影響還要嚴(yán)重。我們也稱加加速度ρ為生理系數(shù)，在電梯

1.33s。 行業(yè)里一般限制生理系數(shù)ρ不超過

2.3.3電梯速度曲線

當(dāng)轎廂靜止或勻速升降時，轎廂的加速度和加加速度都是零，乘客不會感到不適，而在轎廂由靜止啟動到以額定速度勻速運(yùn)動的加速過程中，或是由勻速運(yùn)動狀態(tài)制動到靜止?fàn)顟B(tài)的減速過程中，既要考慮快速性的要求，又要考慮舒適性的要求，故有必要設(shè)計出電梯的運(yùn)行速度曲線，使電梯轎廂按照這樣的速度曲線運(yùn)行，既能夠滿足快速性的要求，也能夠滿足舒適性的要求，科學(xué)、合理的解決快速性與舒適性的矛盾。

人們對于速度變化的敏感度主要是加速度的變化率，舒適感就意味著要平滑

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的加速和減速。為了獲得良好的舒適性，將電梯的起動、制動速度曲線設(shè)計成由兩段拋物線(S曲線)及一段直線構(gòu)成，而這一曲線形狀的構(gòu)成及改變，則是由加速度斜率及S曲線變化率決定的。加速斜率是以速度給定從0加速到1000轉(zhuǎn)/分所需要的時間來定義的。其意義為加速度由0加速到1000轉(zhuǎn)/秒所需要的時間。因此通過改變起動加速時間可獲得不同的起動曲線斜率。增大加速時間值起動曲線變緩，反之，起動曲線變急。同理，增加S曲線變化率起動曲線彎曲部分變緩，反之，起動曲線彎曲部分變急。而

S曲線變化率的變化，也可通過改變S曲線起始、終了加速時間來實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計采用的安川公司的VS616 G5系列變頻器就具有S曲線加速時間設(shè)定功能，故將加速時間和S曲線加速時間配合調(diào)整，即可獲得理想的起動曲線。同理，制動曲線也可按此方法調(diào)整。理想的電梯速度給定曲線如下圖所示，圖中a為加速度，v為速度。

圖2.3 電梯運(yùn)行速度曲線

圖2.3中 ，0?t3為加速過渡階段，t3?t4為穩(wěn)速運(yùn)行階段（此時電梯速度為額定速度），t?t為減速停車階段。由于變頻器在零速時有150%的額定轉(zhuǎn)矩，保證了47