电梯驱动和控制原理

电梯的驱动电梯的驱动模型电梯驱动系统的主要部件1、主开关，具有过载断路能力的空气开关。2、输入端电抗器；3、电力整流器件；4、再生能量释放通路，包括散热电阻、能量回馈 装置，能量收集和释放装置；5、驱动控制微机板；6、电力逆变器件；6、电流采样装置；7、电动机；8、位置传感器。一、电气主开关1、每台电梯都需配一个独立的主开关；2、主开关具备切断电梯正常使用情况下最大 电流的能力。3、主开关不切断如下电路：a、轿厢照明和通风；b、轿顶电源插座；c、机房、滑轮间的照明 d、机房、滑轮间和底坑电源插座；e、电梯井道照明；f、报警装置。电抗器电抗器的作用：滤波、限流电力整流器整流器的作用：将交流变成直流再生能量释放1、电动机在发电状态时，发出的电能存放在 驱动系统滤波电容中，会引起电容两端电 压的急剧上升，若不释放这些电能，电压 的持续上升会损坏控制系统的电子器件以 及电力电子器件，甚至引起人身伤亡事 故，电压上升到一定值时必须采取措施进 行释放。2、再生能量的处理方式 a、电阻发热损耗掉；b、回馈到电网；要点：相位同步（需要处理器+PLL实现）motorgridc、利用超级电容，在电动机发电时存储能量，电动 机出力时释放能量。驱动控制微机板微机控制板的基本框架轿厢控制CPU电机控制CPU通讯控制CPU双口RAM双口RAM输入信号输出信号模拟信号SVPWMCANCAN电力逆变器件IPM:智能功率模块特点：集成了驱动电路和保护电路，外部支持电路简单。IGBT:绝缘门双极晶体管特点：容量大，单纯的变换原件，不含辅助 电路，外部支持电路相对复杂。电流采样装置霍尔传感器：应用霍尔效应检测电流的器 件。毫欧电阻+隔离放大器采样：利用欧姆定律进行的采样。特点：成本低，精度高，漂移小缺点：流过的电流较小，小于100A电动机电动机是一个电磁强耦合，系统模型复杂、阶高的能量转换器。位置传感器1、光电编码器 将转速转化成脉冲频率的装置。2、绝对位置编码器 特点：有绝对位置信号，解析度高，同时 解析成本也高。电机控制原理坐标变换静止坐标系a-b-c轴到 轴的转换静止坐标系 到同步旋转坐标系 的转换其逆变换为：同步旋转坐标下永磁电机的数学模型：各个变量的意义：电机控制中的电流环的任务就是解算电机的电压方程。电机控制的计算框图如下：变频器整流及其逆变器的结构motorPG控制板SVPWM速度环：处理速度给定和反馈的运算环节。从转矩与系统转速的关系可知，要调节转速，其根本是调节电机的转矩输出：电梯控制原理电梯控制的目标1、可靠实现国标GB7588规定的各项功能；2、实现具有自己特色的附加功能。电梯控制的一些重要内容一、制动系统 1、制动系统的电气控制器电路必须能可靠工作；制动系统机械系统电气系统控制器驱动器电源电磁铁反馈信号电磁铁大力弹簧闸瓦2、电梯停止时，其中一个接触器的触点未打 开，最迟到下一次运行方向改变时，应防 止电梯再运行；电梯的每次启动和停止必 须检测给制动器供电的接触器的触点可靠 动作；3、电梯的电动机发电时，应防止电动机向制 动系统馈电；4、打开制动系统的电源时，制动系统要无延 迟的有效制动。5、对于向上移动装有额定载重量的轿厢所需 的操作力大于400N，需设置一个紧急电 动运行的电气装置。紧急电动运行蓄电池操作开关二、轿厢运行速度1、电源为额定频率，电动机施加额定电压 时，电梯轿厢在半载，向下运行到行程中 段（除去加速和减速段）的速度，不得大 于额定速度的105%，也不得小于额定速 度的92%。2、以下模式下的速度值不得大于额定速度的 105%：a、平层运行 b、再平层运行 c、检修运行 d、紧急电动运行 e、对接运行三、停止状态的检查1、必须用两个独立的接触器切断电源，接触 器的触点应串联在电源电路中。电梯停止 时，如果其中一个接触器的主触点未打 开，最迟到下一次运行方向改变时，必须 防止轿厢再运行。2、电动机的电流控制：用两个独立的接触器切断电动机的电流；电梯停止时，如果其中一个接触器的主触 点未打开，最迟到下 一次运行方向改变 时，必须防止轿厢再运行。3、电机供电和控制电路的构成：切断各相电流的接触器 至少在每次改变运行方向之前应该释放接 触器线圈。如果接触器未 释放，应防止轿厢的再运行。用来阻断静态元件中电流流动的控制装置 微处理器、关断信号。用来检验电梯每次停车时电流流动阻断情 况的监控装置 微处理器、电流传感器、ADC 在正常停车期间，如果静态元件未能有效阻断电 流的流动，监控装置应使接触器释放并防止电梯 再次运行。四、减速的监控 1、在井道的两端设立强制减速开关；2、轿厢速度控制器检测到减速开关后无条 件减速；3、电机控制器检测到减速开关信号后，强 制给出速度上限，自动减速到较低的速 度值；控制系统的给定曲线驱动系统的上限曲线五、电动机运转时间限制器1、电梯要设有电动机运转时间限制器，在下 述情况下使电梯停止转动并保持停住状 态：a、当启动电梯时，曳引机不动；b、轿厢或对重向下运动时由于故障而 停住，导致曳引绳在曳引轮上打滑。2、电动机运转时间限制器应不大于下列两个 时间值的较小值时起作用：a、45S b、电梯运行全程的时间再加上10S。若运 行全程时间小于10S，则最小值为20S。3、电梯出现超时运行后，控制系统将强行停 止电梯运行，恢复正常运行只能通过手动 复位。恢复断开的电源后，曳引机无需保 持在停止位置。4、电动机运转时间限制器不应影响到轿厢检 修运行和紧急电动运行。六、电梯电气系统的保护1、直接与主电源连接的电动机应进行短路保 护。2、直接与主电源连接的电动机应采用自动断 路器进行过载保护、该保护应切断电动机 的所有供电。3、如果电动机具有多个不同电路供电绕组，则1、2中的规定适用于每一绕组。4、如果电动机是由电动机驱动的直流发电机 供电时，则该电梯电动机也应设过载保 护。5、如果一个装有温度监控装置的电气设备的 温度超过了其设计温度，电梯不应该继续 运行，此轿厢停站后，以便使乘客离开轿 厢。电梯应在充分冷却后才能自动恢复正 常运行。七、故障分析 1、可能出现的故障：a、无电压；b、电压降低；c、导线（体）中断；d、对地或对金属构件的绝缘损坏；e、电气元件的短路或断路以及参数或功能的改 变，如电阻器、电容器、晶体管、灯等；f、接触器或继电器的可动衔铁不吸合或 吸合不完全；g、接触器或继电器的可动衔铁不释放；h、触点不断开；i、触点不闭合；j、错相。2、第1项中所列出的任何单一电梯电气设备故障，其本身不应成为导致电梯危险故障的原因。3、如果电路接地或接触金属部件而造成接地，该电 路中的电气安全装置应确保实现如下任务：a、使电梯主动主机立即停止运转；或 b、在第一次正常停止运转后，防止电梯主机 再次启动。恢复电梯运行只能通过手动复位。八、安全回路1、安全回路应能满足有关出现故障时的要求。2、如果第一故障与随后的第二故障组合导致危险 情况，那么最迟应在第一故障元件参与的下一 个操作程序中使电梯停止。只要第一故障仍存在，电梯的所有进一步操作 都是不能进行的。3、如果两个故障组合不会导致危险情况，而 它们与第三故障组合就会导致危险情况 时，那么在前两个故障元件中任何一个参 与的下一个操作程序中使电梯停止。4、如果存在三个以上故障同时发生的可能性，则安 全电路应设计成有多个通道和一个用来检查各通 道的相同状态的监控电路。如果检测到状态不同，则电梯应被停止。对于两通道的情况，最迟应在重新启动电梯之 前检查监控电路的功能。如果发生故障，电梯 是不能的重新启动的。7、含有电子元件的安全电路是安全部件，需 要按照安全部件的标准进行试验。九、电梯的控制1、正常运行控制 电梯的正常控制是指电梯响应用户外召指令、轿厢指令而运行的最常用控制动作序列。包括启动、加加速、匀加速、加速圆角、匀速、减速圆角、匀减速、减减速、停止，这8个过程。运行曲线如下图示：电梯速度曲线加速度曲线2、门开着情况下的平层和再平层控制 a、一般情况下电梯在平层完毕后才进行 开门，有些客户为了提高运行效率，要求电梯运行到门区后就进行开门，在运行中开门。b、由于轿厢时悬挂在钢丝绳上，当电梯 的行程较长时，钢丝绳的伸缩是一个 不可忽视的因素，此时需要有一个再 平层的动作来消除这种因素带来的潜 在危险。c、平层速度不大于0.8m/s。d、再平层速度不大于0.3m/s。3、检修运行控制 为了便于检修和维护，在控制屏、轿顶装一个易于操作的检修控制装置，该装置由一个能满足电气安全装置要求的检修运行开关操作。开关应是双稳态的。a、进入检修状态后，要取消下列的功能操作：正常运行控制，包括任何自动门的操作；紧急电动运行；对接操作运行。只有再一次操作检修开关，才能使电梯重新恢复正常 运行。b、电梯运行应依靠持续揿压按钮，此按钮应有防 止误操作 的保护，并应清楚的标明运行方向；c、控制装置也应包括一个符合规定的停止装置；通常的做法是配一个停止开关，停止开关动作后，安全回路被切 断，电梯无法再运行。d、轿厢速度不应大于0.63m/s；e、不应超过轿厢的正常运行范围；检修运行时，上限位开关、下限位开关动作时要停止 电梯的运行 f、电梯的运行应仍依靠安全装置。安全回路断开后要禁止电梯的再运行。4、紧急电动运行控制 对于人力操作提升装有额定载重量的轿厢，所需力大 400N 的电梯主机，其机房内应设置一个符合安全电气装 置的紧急电动运行开关。电梯主机由正常的电源供电或备用电源供电。备用电 源一般用蓄电池或UPS来实现。紧急电动运行时需满足如下条件：a、允许从机房内操作紧急电动运行开关，由持续揿 压具有防止误操作保护的按钮控制轿厢运行。运 行方向应清楚的标明；b、紧急电动运行开关操作后，除由该开关控制的以外，要 防止轿厢的一切运行。检修运行一旦实施，则紧急电动 运行应失效；c、紧急电动运行开关动作后要使下列电气装置失效：安全钳上的电气安全装置；限速器上的电气安全装置；极限开关；缓冲器上的电气安全装置。d、紧急电动运行开关及其操纵按钮要设置在使用时易于直 接观察电梯主机运行的地方；e、轿厢速度不能大于0.63m/s。5、对接操作运行控制 根据GB75882003中规定，满足下列条件时，允许轿 厢门打开时运行，以便装卸货物：a、轿厢只能在相应平层位置以上不大于1.65m的区域 内运行；b、轿厢运行要受一个符合要求的定方向的电气安全装 置限制，只能向上运行；c、运行速度不应大于0.3m/s；d、层门和轿门只能从对接侧被打开；e、从对接操作的控制位置应能清楚地看到运行的区 域；f、只有在用钥匙操作的安全触点动作后，才可进行对接操作。此钥匙只有处在切断对接操作的位置时才能拔出，钥匙应只 配给专门负责人员，同时应供给他使用钥匙防止危险的说明书。g、钥匙操作的安全触点动作后：应使正常运行控制失效；仅允许用持续揿压按钮使轿厢运行，运行方向应清楚标明；钥匙开关本身或通过另一个符合电气安全装置要求的电气开关可 使下列装置失效：-相应层门门锁的电气安全装置；-验证相应层门关闭状况的电气安全装置；-验证对接操作入口处轿门关闭状况的电气安全装置。h、检修运行一旦实施，则对接操作应失效；i、轿厢内应设置一停止装置。6、载量控制 1）、在轿厢超载时，电梯上的一个装置应防止电梯正 常启动及再平层。2）、超载是指超过额定载荷的10%，并至少为75kg。3）、在超载情况下：a、轿内应有音响和（或）发光信号通知使用人员；b、动力驱动门应保持在完全打开位置；c、手动门应保持在未锁状态；十、电梯的控制信号输入信号1、来自井道内的信号 -底坑急停开关 -轿厢缓冲器开关 -对重缓冲器开关 -张紧轮开关 -下极限开关 -下限位开关 -下单层强迫减速开关 -下双层强迫减速开关 -下多层强迫减速开关 -厅门锁开关 -上单层强迫减速开关 -上双层强迫减速开关 -上多层强迫减速开关 -上限位开关 -上极限开关2、来自于轿厢的信号 -轿厢载量模拟信号 -上平层感应器信号 -轿厢轻载开关 -下平层感应器信号 -轿厢轻载开关 -再平层感应器信号 -轿厢超载开关 -门区感应器信号 -安全窗开关 -急停信号 -安全钳开关 -轿门门锁信号 -独立开关 -延时关门信号 -直驶开关 -轿厢上行（换向）开关 -轿厢下行（换向）开关 -运行停止开关 -消防员开关 -轿厢内用户输入的目的层指令 -轿顶检修信号 -轿顶上行 -轿顶下行3、来自外召板的信号 -迫降信号 -锁梯信号 -厅外上召唤输入信号 -厅外下召唤输入信号4、来自机房的信号 -轿厢载量信号 -电梯主机电源接触器反馈信号 -电梯主机制动器电源接触器反馈信号 -安全回路信号 -安全回路反馈信号 -母线电压信号 -A相电流信号 -B相电流信号 -编码器信号 -检修信号 -检修上、下运行信号输出信号1、外召板输出信号 -按钮点灯信号 -楼层指示信号 -电梯停止预报站信号（份上、下指示）-满载指示信号 -检修指示信号2、输出到轿厢的信号 -轿内指令的点灯信号 -超载输出信号 -消防输出信号 -轿厢照明控制信号-轿厢风扇控制信号 -轿厢楼层显示信号 -上行到站钟信号 -下行到站钟信号 -语音报站信号3、输出到控制屏设备的信号 -主接触器输出 -闸接触器输出 -安全回路接触器输出 -再平层指令输出 -开门指令输出 -关门指令输出十一、电梯电气图 参考PDF格式文件 电梯控制系统电气原理图1.机房电源线的线径线径怎样选择？2.电梯变频器功率怎样选择？3.电梯平层开关在电梯控制系统中的作用？光电开关中NO，NC的区别及选择？4.变频器载波频率是个什么物理量，它对曳引机噪声的影响，及对变频器自身的影响。5.电机转速n=60f/P，f应该是变频器输出的频率。那么要是磁铁块安装精度不高，会不会引起电机以f的频率或其他恒定的某一频率抖动，进而成为电梯系统振动的一个激扰。6.希望附带讲一下：平层开关、旋转编码器的的结构和原理7.PG卡的分类和不同PG卡的用法8.曳引机的旋转编码器的选择与控制系统的关系9.同时请附带讲一下曳引机的自学习与电梯的调试10.方便的话透露一下我司在一体机研发中的进展和关键技术突破.11.还有请讲一下数字量与模拟量的区别,模拟量的原理及优点