变频调速技术在电梯上的应用毕业论文_-(编辑修改稿)

变频调速技术在电梯上的应用毕业论文_-(编辑修改稿)内容摘要：

WM控制器；第三单元是将来自 PWM 控制部分的指令电流供给电动机的主回路控制部分。 主回路控制部分由一下几部分组成： ○ 1 将三相交流电变换成直流的整流器部分。 ○ 2 平滑该直流电压的电解电容器。 ○ 3 电动机制动 时，再生发电的处理装置以及将直流转变成交流的大功率逆变器部分。 速 度控 制运 算电 流指 令运 算D / AD / AP W M电 路基 级驱 动电 路 3 ～MT G速 度 曲 线C C C P U转 矩指 令数 模 转 换测速器曳引电动机电 流 测 速逆 变 电 路整 流 电 路充 电 电 路2 0 0 VD R C P U（ i 8 0 8 6 ） 图 PWM原理说明图 当电梯减速时以及电梯在较重的负荷下（如空载上行或重载下行） 运行时，电动机将有再生电能返回逆变器，然后通过电阻将其消耗掉，这就是电阻耗能式再生电处理装置，因为其再生能力大，若用电阻消耗能量的办法处理，势必使再河南城建学院毕业设计（论文 ） 1 绪论 4 生电处理装置变得更庞大。 基极驱动电路的作用是将正弦波 PWM控制电路送来的脉冲列信号放大，再输送至逆变器的大功率晶体管的基极，使其导通。 另外还具有在减速再生 控制时，将主回路大电容的电压和充电回路输送出电压与基极驱动电路比较后，经信号放大，来驱动再生回路中大功率晶体管的导通以及主回路部分的安全回路检测功能。 河南城建学院毕业设计（论文） 2 电梯系统综述 5 2 电梯系统综述 电梯的基本结构 1减速箱 2曳引轮 3曳引机底座 4导向轮 5限速器 6机座 7导轨支架 8曳引钢丝绳 9开关碰铁 10紧急终端开关 11导靴 12轿架 13轿门 14安全钳 15导轨 16绳头组合 17对重 18补偿链 19补偿链导轮 20张紧装置 21缓冲器 22底坑 23层门 24呼梯盒 25层楼指示灯 26随行电缆 27轿壁 28轿内操纵箱 29开门机 30井道传感器 31电源开关 32控制柜 33曳引电机 34制动器 图 电梯的基本结构 电梯是机、电一体化产品。 其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。 各部分通过控制部分调度，密切协同，使电河南城建学院毕业设计（论文） 2 电梯系统综述 6 梯可靠运行。 尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构，图。 从电梯空间位置使用看，由四个部分组成：依附建筑物的机房、井道；运载乘客或货物的空间 —— 轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点 —— 层站。 即机房、井道、轿厢、层站。 从电梯各构件部分的功能上看，可分为八个部 分：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。 曳引系统 曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。 其作用是输出与传递动力，驱动电梯运行。 曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。 曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。 导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。 导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。 当钢丝绳的 绕绳比大于 1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮。 反绳轮的个数可以是 1个、 2 个甚至 3 个，这与曳引比有关。 导向系统 导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。 它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。 导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。 导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。 门系统 门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。 轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。 层门 设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。 开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。 轿厢 轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。 它是由轿厢架和轿厢体组成。 轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。 轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。 轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。 河南城建学院毕业设计（论文） 2 电梯系统综述 7 重量平衡系统 重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。 对重由对重架和对重块组成。 对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重。 重量 补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。 电力拖动系统 电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。 曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。 供电系统是为电机提供电源的装置。 速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。 一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电机相联。 调速装置对曳引电机实行调速控制。 电气控制系统 电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成 ,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。 操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。 控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。 位置显示是指轿内和层站的指层灯。 层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。 选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。 安全保护系统 安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。 机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用；缓冲器起冲顶和撞底保 护作用；还有切断总电源的极限保护等。 电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节都有。 电梯工作原理 现以乘客曳引电梯为例介绍其工作原理：曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。 固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物上井道墙壁上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运动中偏斜或摆动。 常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电河南城建学院毕业设计（论文） 2 电梯系统综述 8 梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上 维持其静止状态，工人员或货物出入。 轿厢运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。 补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。 电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。 指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。 安全保护装置保证电梯运行安全。 电梯控制系统组成 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。 电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。 二者均采用易于控制的直流电动 机作为拖动动力源。 主拖动电路采用 PWM调试方式，达到了无级调速的目的。 而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。 电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、 LED七段数码管和控制部分的核心器件（ PLC）等组成。 PLC 集信号采集、信号输出及 逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功 能。 图 电梯控制系统硬件结构框图 如下： 图 电梯控制系统硬件结构框图 河南城建学院毕业设计（论文） 3 异步电动机变频器调速的控制原则 9 3 异步电动机变频调速的控制原则 交流异步电动机的转速公式为： p sfn )1(60  （ 31） 式中， f为定子的供电频率， P为电动机极对数， s 为电动机转差率。 从上式可以看出，要调节异步电动机的转速，可以从改变下列三个参数入手 :改变异步电动机定子绕组的磁极数 即变极调速。 改变异步电动机的转差率 即改变转差率调速。 改变供电电源的频率 即变频调速。 VVVF 电梯，采用交流单速电动机，通过对交流电动机调节供电电压、供电频率来调节电动机的转速达到线性 化，将交流电动机转速运行曲线线性段区域扩大。 由于系统采用微机全数字化控制，使电梯平层精度达到毫米级，并且绝对保证电动机零速下闸，舒适感非常好。 交流变压变频调速的基本原理： 由式（ 31）可知当转差率 s 变化不大时， s1，异步电动机的转速 n 基本上正比于 f。 所以，要改变交流电动机转速，只需改变定子频率 f即可。 但是，在改变转速的同时，希望励磁电流和功率因数基本保持不变。 磁通太弱，则没有充分利用铁芯，电机容许的输出转速下降，电机的功率得不到充分利用而浪费。 若增大磁通，将引起磁路过分饱和而使励磁电流增加，功 率因数降低，严重时会因绕组过热而损坏电机。 交流异步电动机中 : mg KNfE  （ ） 式中， gE 定子每相的气隙磁通感应电势有效值 1f 定子频率； 1N 定子每相绕组串联匝数； 1K 基波绕组系数； m 每极气隙磁通量。 对于固定电机， 1N 1K 为常量，因此，要想在改变 1f 的时候磁通 m 保持不变， 只需同步地 改变 Eg 使 Eg/f1=常值，然而，绕组中的感应电势 Eg 是难以直接控制的，当电势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，此时定子相电压 1U =Eg。 从而我们认为当 1U /1f =常值时， m 基本恒定，即 1U 和 1f 成正比例函数。 但是，当频率较低时， 1U 和 Eg都较小，定子绕组的漏磁阻抗压降不能忽略，此时可以简单地把电压 1U 适当抬高，以便近似地补偿定子压降。 在电梯的变频调速系统中，电机的实际最大转速为其额定转速，因此，电梯河南城建学院毕业设计（论文） 3 异步电动机变频器调速的控制原则 10 的变频调速属“恒转矩调速”。 从上面的分析可看出，只有同时改变电源的电压和频率，才能满足变频调速的要求。 这样的装置统称为变压变频装置，即 VVVF 装置。 VVVF电梯与其他拖动控制方式电梯比较，应用在位能负载条件下，节能约 40%，可以最佳地利用电网能量。 同时 VVVF 系统还可以提高功率因数，降低电梯线路设备的容量和电动机的容量 20%以上。 PLC 外部接线及主电路设计 根据上述硬件的选择，将各硬件按照控制系统的电气主接线图与 PLC 外部接线图相互连接就可以得到整个控制系统的硬件部分。 PLC 的外部接线 河南城建学院毕业设计（论文） 3 异步电动机变频器调速的控制原则 11 图 为 PLC 的外部接线图，X 0X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 1 0X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4X 1 5X 1 6X 1 7X 2 0X 2 1X 2 2X 2 3X 2 4X 2 5X 2 6X 2 7X 3 1X 3 2X 3 3X 3 4X 3 5X 3 6X 3 7X 4 0X 4 1C O MY 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7C O M 1Y 1 1Y 1 7Y 3 0Y 3 1Y 3 2Y 3 3Y 3 4Y 3 5Y 3 6Y 3 7C O M 2C O M 3Y 2 0Y 2 1Y 2 2Y 2 3Y 4 2Y 4 3Y。