台达VL系列变频器电梯行业应用

摘要：本文主要介绍台达VL系列变频器在电梯行业中的应用，详细描述了电梯的机械结构、电气控制系统架构和控制原理以及苏州某电梯厂的电梯控制系统调试过程。工程实践证明，台达VL系列变频器应用在电梯控制上能体现出良好的调速性能和稳定性，值得行业推广。

　　关键词：VL系列变频器；电梯；电气控制系统；编码器；电动机参数

中图分类号：文献标识码：B

1引言

　　电梯是一种机电结合，为高层建筑提供运输服务的复杂的特种设备。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中需求不断增长，人们对电梯的要求也越来越高。如运行平稳性、外观完美性、安全性及环保节能性。

　　目前电梯业界的主要制造厂商有美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、日本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司，占据中国内地市场高达到76% 以上。比重如图1所示。

图1中国内地市场电梯品牌所占比重图

　　电梯驱动最显著特点是位能拖动负载，位能拖动负载要求电机四象限运行。电梯频繁启动类负载，要求满足重负载条件启动、换速、换向平稳无冲击（舒适感好），平层精度高（定位准确）和低速力矩大。换言之，电梯驱动对变频器工程运行能力有全面高等级技术要求。电梯可以说是要求最高变频器应用领域。基于变频器进行电梯系统的控制和驱动是业界共同研究和面对的重要课题。

　　台达机电至今已经能为客户提供PLC控制器、温度控制器、计数器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等一系列产品，可以向客户提供完善可靠的机电一体化解决方案。本文基于台达VL系列变频器在电梯行业应用，实现了电梯的良好驱动控制，效果良好，得到业界同行认可。

2电梯的分类

2.1按速度我国习惯上分为以下4类：

　　(1)低速梯——速度低于1.009m/s速度的电梯；

　　(2)中速梯——速度在1.00～2.00m/s的电梯；

　　(3)高速梯——速度大于2.00m/s的电梯；

　　(4)超高速——速度超过5.00m/s的电梯。

2.2按电机分类可分为：异步电梯（感应电机）及同步电梯（永磁同步电机）

　　（1）异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流，产生电磁转矩，转子中并不直接产生磁场。因此，转子的转速一定是小于同步转速(旋转磁场的转速)的,故称异步电机，也称感应电机（induction motor）。

其优缺点如下：

　　优点：结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。

　　缺点：功率因素滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。

　　（2）同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生)，定子旋转磁场“拖着”转子磁场(转子)转动，因此转子的转速一定等于同步转速, 故称同步电机。

其优缺点如下：

　　优点：同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高；与异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制。

　　缺点：成本高。

3VL系列变频器的功能特点

　　VL系列变频器如图2所示。

图2VL系列变频器

3.1特色一：

　　具有高效能磁束向量控制(FOC)；

　　使用于感应马达及永磁同步马达；

　　IM/PM马达参数自动侦测；

　　磁极位置检测及自学习功能；

　　薄型模组化设计，易安装易维护；

　　内建制动刹车单元(至22kW)；

　　支持紧急用DC48/96V电源(EPS)；

　　无需称重补偿；

3.2特色二：

　　自动修正启动转矩及手动微调功能；

　　内建电梯机械刹车输出接点；

　　内建电梯启动/停止程序；

　　采用RS-485通讯界面，标准的MODBUS通讯协议；

　　可选购买操作面板；

　　可选购多种型式PG回授卡；

3.3特色三：

　　多种控制模式选择，有V/F、V/F+PG、SVC、FOC+PG、TQR+PG及FOC+PG(PM)控制模式；

　　启动转矩0Hz时可达150%以上(+PG)；

　　速度控制范围 1:1000(+PG)；

　　速度控制精度 ±0.02%(+PG)；

　　过载保护：定/转矩150%60秒，200%额定电流3秒；

　　频率设定分辨率：12bits。

4　电梯设备及控制系统的构成

　　4.1设备简介

　　该电梯楼层数为17层，系统的现场配置如下：

　　机种：VFD-185VL43A(34A)

　　软件版本：1.06

　　上位机：无锡中秀WP-CAN3200

　　编码器：海德汉1387

　　曳引机的规格如表1所示。

表1永磁同步无齿轮曳引机规格表

4.2电气控制系统架构

　　电梯的电气控制系统架构如图3所示。

图3电梯的电气控制系统架构

4.3系统接线

现场主机箱接线图如图4所示。

图4主机箱现场接线图

系统的接线图如图5所示。

图5系统接线图

配线说明如表2所示。

表2配线说明表

编码器接线图如图6所示。

图6编码器接线图

运转时外部输入端子状态如表3所示。(其中1表示导通闭合；0表示开路)

表3运转时外部输入端子状态表

5　系统调试