电梯技术第4章电梯的动力拖动与电气控制.ppt
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第第4章电梯的动力拖动与电气控制章电梯的动力拖动与电气控制4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统4.2电梯的电气控制部件电梯的电气控制部件4.3电梯控制系统的工作原理电梯控制系统的工作原理返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统4.1.1电梯拖动系统的结构电梯拖动系统的结构随着社会的发展,高层、超高层的建筑物日益增多,电梯成为一种必随着社会的发展,高层、超高层的建筑物日益增多,电梯成为一种必备的基础设施。
而且对电梯在起动加速、制动减速、正反向运行、平备的基础设施。
而且对电梯在起动加速、制动减速、正反向运行、平层精度、调速范围、乘坐的舒适感和安全性等静态特性和动态响应方层精度、调速范围、乘坐的舒适感和安全性等静态特性和动态响应方面提出了更高、更新的要求。
这些指标将由电梯的拖动系统直接决定。
面提出了更高、更新的要求。
这些指标将由电梯的拖动系统直接决定。
因此,一台电梯运行性能的好坏,在很大程度上取决于其拖动系统的因此,一台电梯运行性能的好坏,在很大程度上取决于其拖动系统的优劣。
优劣。
见图见图4-1。
根据电梯电力拖动系统和曳引电动机的分类,可以将电梯的拖动系统根据电梯电力拖动系统和曳引电动机的分类,可以将电梯的拖动系统分为直流电动机拖动系统、交流电动机拖动系统和永磁同步电动机拖分为直流电动机拖动系统、交流电动机拖动系统和永磁同步电动机拖动系统。
动系统。
下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统交流电动机拖动系统又分为变极调速系统、调压调速系统和变频调压交流电动机拖动系统又分为变极调速系统、调压调速系统和变频调压调速系统。
调速系统。
电梯的拖动控制系统经历了从简单到复杂的过程。
目前用于电梯的拖电梯的拖动控制系统经历了从简单到复杂的过程。
目前用于电梯的拖动系统主要有单、双速交流电动机拖动系统动系统主要有单、双速交流电动机拖动系统;交流电动机定子调压调速交流电动机定子调压调速拖动系统拖动系统;直流发电机直流发电机电动机可控硅励磁拖动系统电动机可控硅励磁拖动系统;可控硅直接供电可控硅直接供电拖动系统拖动系统;使用最广泛的是交流变压变频调速电梯使用最广泛的是交流变压变频调速电梯(简称简称VVVF电梯电梯)。
按拖动方式分类主要包括以下几项。
按拖动方式分类主要包括以下几项。
(1)交流单速感应电动机开环直接起动的电梯拖动系统。
交流单速感应电动机开环直接起动的电梯拖动系统。
(2)交流双速电动机变极调速电梯的开环拖动系统。
交流双速电动机变极调速电梯的开环拖动系统。
上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统(3)交流双速电动机半闭环调压调速拖动系统。
交流双速电动机半闭环调压调速拖动系统。
(4)交流双速电动机全闭环调压调速的电梯拖动系统,简称交流双速电动机全闭环调压调速的电梯拖动系统,简称ACVV。
(5)交流单速电动机全闭环调压调速的电梯拖动系统,简称交流单速电动机全闭环调压调速的电梯拖动系统,简称VVVF。
(6)交流永磁同步电动机全闭环调压调速的电梯拖动系统,简称交流永磁同步电动机全闭环调压调速的电梯拖动系统,简称VVVF。
(7)直流电动机全闭环调压调速拖动系统。
直流电动机全闭环调压调速拖动系统。
4.1.2VVVF电梯电气控制系统的构成电梯电气控制系统的构成VVVF电梯电气控制系统的构成电梯电气控制系统的构成如图如图4-2所示所示。
从图。
从图4-2中可以看出,中可以看出,VVVF电梯的电气控制系统是由下列几个主要环节所组成。
电梯的电气控制系统是由下列几个主要环节所组成。
1.拖动部分拖动部分上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统拖动部分是拖动部分是VVVF电梯的最重要部分,由美国电梯的最重要部分,由美国Intel公司生产的公司生产的I8086微微处理器构成的处理器构成的DR-CPU进行控制,并应用了矢量变换和脉宽调制进行控制,并应用了矢量变换和脉宽调制(PWM)技术。
技术。
2.控制部分控制部分控制部分是指由控制部分是指由PLC进行控制,其控制的主要功能是对选层器、速度进行控制,其控制的主要功能是对选层器、速度图形和安全保护电路进行控制。
图形和安全保护电路进行控制。
3.管理部分管理部分管理部分是负责处理电梯的各种运行,特别是多台电梯时的群控功能管理部分是负责处理电梯的各种运行,特别是多台电梯时的群控功能的控制。
的控制。
上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统4.1.3VVVF电梯的拖动系统结构和原理电梯的拖动系统结构和原理拖动系统是拖动系统是VVVF电梯的核心,其基本的控制原理已在前面进行了叙电梯的核心,其基本的控制原理已在前面进行了叙述,这里不再详述。
但对一个具体的电梯系统来说,尤其为了提高拖述,这里不再详述。
但对一个具体的电梯系统来说,尤其为了提高拖动系统的动态品质、减少电动机发热、节约能源和提高效率,仅靠前动系统的动态品质、减少电动机发热、节约能源和提高效率,仅靠前述的电压型或电流型变频器不能解决问题,还必须在拖动系统中应用述的电压型或电流型变频器不能解决问题,还必须在拖动系统中应用矢量变换控制和矢量变换控制和PWM调制技术。
低、中速电梯拖动系统结构调制技术。
低、中速电梯拖动系统结构如图如图4-3所示。
现将图所示。
现将图4-3中的几个主要环节分别加以介绍。
中的几个主要环节分别加以介绍。
1.整流回路整流回路上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统在低、中速电梯中在低、中速电梯中(v2.0m/s),整流器采用了由三块二极管模块,整流器采用了由三块二极管模块(每每块模块有两只二极管块模块有两只二极管)组成的三相桥式全波整流电路。
在中、高速电梯组成的三相桥式全波整流电路。
在中、高速电梯中中(2m/sv6m/s)整流器部分采用了由整流器部分采用了由6块晶闸管模块块晶闸管模块(每块模块有每块模块有两只晶闸管两只晶闸管)组成的三相全控桥式整流电路。
晶闸管的导通角开放的大组成的三相全控桥式整流电路。
晶闸管的导通角开放的大小由正弦波小由正弦波PAM(PulseAmplitudeModulation)控制,输出可调直控制,输出可调直流电压。
事实上电梯在加速、恒速运动时,晶闸管的输出电压是恒定流电压。
事实上电梯在加速、恒速运动时,晶闸管的输出电压是恒定的,仅在减速时,晶闸管模块作为由电动机侧的再生能量反馈电网时的,仅在减速时,晶闸管模块作为由电动机侧的再生能量反馈电网时的通路,其输出电压是连续变化的。
的通路,其输出电压是连续变化的。
整流回路使用的二极管模块、晶闸管模块,是目前最先进的功率半导整流回路使用的二极管模块、晶闸管模块,是目前最先进的功率半导体器件。
体器件。
上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统这种器件的一致性极好,并且具有耐浪涌电压、电流及结点温度高等这种器件的一致性极好,并且具有耐浪涌电压、电流及结点温度高等特点。
特点。
2.充电器电路充电器电路充电器电路原理充电器电路原理如图如图4-4所示所示。
充电器电路主要用于主电源接通时,。
充电器电路主要用于主电源接通时,预先对大容量电解电容器进行充电,以便当主回路整流器开始工作时,预先对大容量电解电容器进行充电,以便当主回路整流器开始工作时,不能形成一个很大的冲击电流,而导致二极管模块不能形成一个很大的冲击电流,而导致二极管模块(或晶闸管模块或晶闸管模块)损损坏。
坏。
3.逆变器电路逆变器电路逆变器电路的工作原理逆变器电路的工作原理如图如图4-5所示所示。
上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统逆变器采用逆变器采用6只大功率晶体管只大功率晶体管(IGBT)模块,每只模块有模块,每只模块有1只只IGBT和和1只只续流二极管。
因为大功率晶体管导通时,相当于起一只开关的作用,续流二极管。
因为大功率晶体管导通时,相当于起一只开关的作用,所以可以将所以可以将图图4-5(a)简化成图简化成图4-5(b)。
当来自正弦波当来自正弦波PWM控制电路的三相矩形脉冲列经基极驱动电路放大控制电路的三相矩形脉冲列经基极驱动电路放大时,按相序分别触发大功率晶体管基极,使其导通。
由于三相矩形脉时,按相序分别触发大功率晶体管基极,使其导通。
由于三相矩形脉冲列每相相位差为冲列每相相位差为120,所以逆变器中大功率晶体管,所以逆变器中大功率晶体管VT1,VT3,VT5分别以分别以120角滞后导通。
而在同一相上、下半波的大功率晶体管角滞后导通。
而在同一相上、下半波的大功率晶体管VT1,VT4;VT3,VT6;VT5,VT2之间分别以之间分别以180角区间内导通。
角区间内导通。
上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统4.再生电路再生电路电梯能源再生技术工作原理为电梯能源再生技术工作原理为:
当电梯满载下降、空载上升、制动等情当电梯满载下降、空载上升、制动等情况下,回馈模块将电动机转化的电能回馈给电网,实现能量再生,既况下,回馈模块将电动机转化的电能回馈给电网,实现能量再生,既把变频器直流环节中的电能,变换成一个和电网电源同步的同相位的把变频器直流环节中的电能,变换成一个和电网电源同步的同相位的交流正弦波,把电能反馈回电网。
如果曳引机上、下运动时负载又使交流正弦波,把电能反馈回电网。
如果曳引机上、下运动时负载又使得势能改变,当曳引机拖动负载减速运动时,动能将释放出来,当负得势能改变,当曳引机拖动负载减速运动时,动能将释放出来,当负载做下行运动时其势能也将减少,如果能有效地将这两部分机械能转载做下行运动时其势能也将减少,如果能有效地将这两部分机械能转换成的电能再次利用,就达到了节约电能的目的。
换成的电能再次利用,就达到了节约电能的目的。
上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统电梯对重块最主要的作用是以自身重量来平衡轿厢侧的重量,减少电电梯对重块最主要的作用是以自身重量来平衡轿厢侧的重量,减少电梯曳引机的输出功率,对重的重量通常是轿厢满载时重量的一半。
只梯曳引机的输出功率,对重的重量通常是轿厢满载时重量的一半。
只有当轿厢载客量为额定载重一半的时候,轿厢和对重平衡块之间才相有当轿厢载客量为额定载重一半的时候,轿厢和对重平衡块之间才相互平衡。
因此大部分情况下,对重和轿厢是有重量差的。
互平衡。
因此大部分情况下,对重和轿厢是有重量差的。
当轿厢侧的重量大于对重侧的时候,轿厢依靠重力势能就可以自发向当轿厢侧的重量大于对重侧的时候,轿厢依靠重力势能就可以自发向下运行,这个时候曳引机处于被动旋转状态,也就是工作于发电状态下运行,这个时候曳引机处于被动旋转状态,也就是工作于发电状态;当轿厢侧的重量小于对重侧的时候,对重依靠重力势能就可以自发向当轿厢侧的重量小于对重侧的时候,对重依靠重力势能就可以自发向下运行,拉着轿厢上行,这个时候曳引机也处于被动旋转状态,同样下运行,拉着轿厢上行,这个时候曳引机也处于被动旋转状态,同样工作于发电状态。
工作于发电状态。
上一页下一页返回4.1电梯的拖动系统电梯的拖动系统电梯在正常运行中会频繁产生回馈能量,当曳引机处于电动状态时,电梯在正常运行中会频繁产生回馈能量,当曳引机处于电动状态时,它与传统的交它与传统的交-直一交变频器工作方式相同直一交变频器工作方式相同;当曳引机处于发电状态时,当曳引机处于发电状态时,通过逆变器将电梯再生能量回馈到电网。
由于逆变通过逆变器将电梯再生能量回馈到电网。
由于逆变PWM的脉宽调制,的脉宽调制,回馈的能量中其电流谐波畸变率为回馈的能量中其电流谐波畸变率为5%7%之间。
因此采用超级电容之间。
因此采用超级电容器与直流母线直接相连吸收回馈能量,当曳引机处于电动状态时,超器与直流母线直接相连吸收回馈能量,当曳引机处于电动状态时,超级电容按照其功率需求进行放电级电容按照其功率需求进行放电;当曳引机处于发电状态时,超级电容当曳引机处于发电状态时,超级电容按照其回馈功率进行充电。
变频器直流母线电压在按照其回馈功率进行充电。
变频器直流母线电压在513539V之间之间变化,而超级电容的单体电压在变化,而超级电容的单体电压在23V之间。
之间。
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- 电梯 技术 动力 拖动 电气控制