第章电梯的拖动控制系统PPT课件.ppt

可编辑 第4章电梯的拖动控制系统 绪言 了解并掌握电梯的速度位置检测方法 直流电梯 变频调速电梯的速度闭环控制等 内容框架 第1节概述第2节速度位置检测装置第3节直流电梯的速度闭环控制第4节变频调速电梯的速度闭环控制第5节典型VVVF电梯拖动控制系统重点 难点 电梯的速度位置检测方法 变频调速电梯的速度闭环控制等 preceding 可编辑 第1节概述 1 拖动控制系统的基本概念自动控制 所谓自动控制 就是没有人的直接参与 而是利用控制装置本身操纵对象 从而使被控量恒定或按某一规律变化 开环控制 只有输入量ur对输出量n起单向控制作用 而输出量n对输入量ur却没有任何影响和联系 即系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路 开环转速控制系统原理图特点 没有抵抗外部干扰的能力 控制精度较低 可编辑 第1节概述 开环控制系统的精度 主要取决于ur的给定精度以及控制装置参数的稳定程度 由于开环系统没有抵抗外部干扰的能力 故控制精度较低 但由于系统的结构简单 造价较低 故在系统结构参数稳定 没有干扰作用或所受干扰较小的场合下 仍会大量使用 可编辑 第1节概述 闭环控制系统 加入一台测速发电机 并对电路稍作改变 就构成了转速闭环控制系统 由于引入反馈环节 克服了开环系统精度不高和适应性不强的缺点 使输出量对控制作用有直接影响 提高了控制质量 相应的系统方框图如图4 4所示 由于采用了反馈回路 致使信号的传送路径形成闭合环路 使输出量反过来直接影响控制作用 以求减小或消除偏差 电动机的转速降落得到自动补偿 使被控量n基本保持恒定 由于闭环控制系统采用了反馈装置 导致设备增多 线路复杂 对于一些惯性较大的系统 若参数配合不当 控制过程可能变差 甚至出现发散或等幅振荡等不稳定的情况 5 可编辑 第1节概述 基本性能要求稳定性 指系统重新恢复平衡状态的能力 衰减振荡为稳定 一般由负反馈实现 等幅振荡 发散振荡为不稳定 快速性 指某一平衡状态在系统输入改变时 将经历一段时间过渡到另一新的平衡状态的过渡过程的长短 准确性 平衡状态下系统输出量的实际值与期望值之差 稳态误差 的大小 抗扰性 扰动导致的系统输出量的变化越小 表示系统的抗干扰能力越强 可编辑 第1节概述 比例积分控制 在自控系统中 采用比例调节器的闭环转速负反馈控制系统是有静差的调速系统 比例控制要想实现调速系统的无静差 就必须改变单纯的规律 从根本上找出消除静差的方法 1 积分调节器由线性集成运算放大器构成的积分调节器 简称I调节器 的组成如图4 6所示 从该图可以看出积分调节器具有如下特点 可编辑 1 积分调节器 1 积累作用只要输入信号不为零 其极性不变 积分调节器的输出就一直增长 只有当输入信号为零时 输出才停止增长 利用积分调节器的这个特性 就可以完全消除系统中的稳态偏差 静差 实际应用时调节器设有输出限幅装置 2 记忆作用在积分过程中 当输入信号衰减为零时 输出并不为零 而是始终保持在输入信号为零前的那个输出瞬时值上 这是积分控制明显区别于比例控制的地方 正因如此 积分控制可以使闭环系统在偏差输入 即给定与反馈的差值 为零时 保持恒速运行 从而得到无静差系统 3 延缓作用从以上分析可知 尽管积分调节器的输入信号为阶跃信号 但其输出却不能随之跳变 而是逐渐积分 线性增长 这就是积分调节器的延缓作用 这种延缓将影响系统控制的快速性 可编辑 1 积分调节器 2 比例积分调节器由于积分调节器具有延缓作用 因此在控制的快速性上不如比例调节器 如果一个控制系统既要达到无静差又要响应快 可以把比例控制和积分控制两种规律结合起来 构成比例积分调节器如图4 7 简称PI调节器 阶跃输入时PI调节器的输出特性如图4 8 可见当突加输入电压Uin时 输出电压突跳到KpiUin 以保证一定的快速控制作用 即比例部分起作用 随着时间的增长 积分部分逐渐增大 调节器的输出Uex在KpiUin基础上线性增长 直至达到运算放大器的限幅值 比例部分能迅速响应控制作用 积分部分则最终消除稳态偏差 PI控制综合了比例控制和积分控制的优点 又克服了各自的缺点 互相补充 可编辑 1 积分调节器 2 比例积分调节器 图示为当PI调节器的输入信号为一般函数时 调速系统负载突加时 偏差电压 Un即为此波形 调节器的输出动态过程 输出波形中比例部分 和Uin成正比 积分部分 是Uin对时间的积分曲线 PI调节器的输出电压Uex即为这两部分的和 可见 Uex既具有快速响应性能 又可以消除系统的静态偏差 一般信号输入时PI调节器的输出特性 可编辑 1 积分调节器 2 比例积分调节器 某调速系统的组成如图所示 由于系统采用了PI调节器 必然能做到无静差调速 可编辑 第1节概述 2 控制系统在电梯拖动中的应用 可编辑 第1节概述 本节思考 电梯中采用哪种形式的控制系统 可编辑 第2节速度位置检测装置 1 速度检测装置类型 测速发电机旋转编码器测速发电机作用 把机械转速变换为与转速成正比的电压信号的微型发电机 并要求输出的电压信号与转速成正比 U C n种类 直流测速发电机 交流测速发电机 霍尔效应测速发电机 可编辑 第2节速度位置检测装置 测速发电机的电气符号 直流测速发电机分类 可编辑 直流测速发电机工作原理 直流测速发电机的结构和工作原理与直流发电机是一样的 由转子 定子及电刷和换向器组成 因此 当磁通 常数时 发电机的电动势为 E0 Ce 0n1 在空载时 直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势 U0 0 显然输出电压U0与n成正比 2 有负载时 若电枢电阻为Ra 负载电阻为RL 不计电刷与换向器间的接触电阻 则直流测速发电机的输出电压为 可编辑 第2节速度位置检测装置 直流测速发电机输出特性 C为直流测速发电机输出特性的斜率 当 0 Ra及RL都不变时 输出电压U与转速成线性关系 对于不同的负载电阻RL 输出特性的斜率C不同 负载电阻越小 斜率C也越小 注意 使用测速发电机时 转速范围不要太大 负载电阻不能太小 还可以安装补偿绕组 可编辑 第2节速度位置检测装置 霍尔式无刷直流测速发电机 为了产生正弦函数的电压 让两极已经磁化了的铁淦氧磁铁旋转 形成按正弦函数规律分布的旋转磁场 利用互成直角固定安装的两个霍尔元件来检测磁场 同时通过与定子线圈中产生的与电压成正比的电流 获得与角速度成正比而又没有脉动成分的直流电压 可编辑 第2节速度位置检测装置 交流测速发电机分类 可编辑 永磁式交流测速发电机实质上就是一台单相永磁转子同步发电机 定子绕组感应的交变电势的大小和频率都随输入信号 转速 的变化而变化 由于感应电势的频率随转速而改变 致使电机本身的阻抗和负载阻抗均随转速而变化 所以这种测速发电机的输出电压不再和转速成正比关系 因此 永磁式交流测速发电机尽管结构简单 也没有滑动接触 但是不适用于自动控制系统 通常只作为指示式转速计 感应子式测速发电机和脉冲式测速发电机的工作原理基本相同 都是利用定 转子齿槽相互位置的变化 使输出绕组中的磁通发生脉动 从而感应出电势 从感应子式测速发电机的工作原理看 它们和永磁式同步测速发电机一样 由于电势的频率随转速而变化 致使负载阻抗和电机本身的内阻抗大小均随转速而改变 所以也不宜用于自动控制系统中 但是 如果采用二极管对这种测速发电机的三相输出电压进行桥式整流 则可以取整流输出的直流电压作为速度信号用于自动控制系统 脉冲式测速发电机是以脉冲频率作为输出信号的 由于输出电压的脉冲频率和转速保持严格的正比关系 所以也属于同步发电机类型 其特点是输出信号的频率相当高 即使在较低的转速下 如每分钟几转或几十转 也能输出较多的脉冲数 因而以脉冲个数显示的速度分辨力就比较高 适用于速度比较低的调速系统 特别适用于鉴频锁相的速度控制系统 可编辑 第2节速度位置检测装置 空心杯转子交流异步测速发电机 结构介绍 转子是一个薄壁非磁性空心杯 转动惯量很小 杯的内外由内定子和外定子构成磁路 在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机 空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差90 电角度的绕组 一为励磁绕组 另一为输出绕组 如图所示 可编辑 第2节速度位置检测装置 图4 18是空心杯转子交流测速发电机工作原理图 在定子上安放了两套彼此相差90 的绕组 FW作为励磁绕组 接于单相额定交流电源 CW作为工作绕组 又称输出绕组 接入测量仪器作为负载 交流电源以旋转的杯形转子为媒介 在工作绕组上便感应出数值与转速成正比 频率与电网频率相同的电势 可编辑 工作原理 工作时 励磁绕组接频率为f的单相交流电源 此时显然沿着直轴方向将会产生一个脉振磁动势 D 1 当转子不动时 脉振磁动势 D在空心杯转子中感应出变压器电势 产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场 D 也为d轴 都与处于q轴的输出绕组无磁通交链 2 当转子运动时 转子切割直轴磁通 D 在杯型转子中感应产生旋转电势Er 其大小正比于转子转速n 并以励磁磁场 D的脉振频率f交变 又因空心杯转子相当于短路绕组 故旋转电势Er在杯型转子中产生交流短路电流Ir 其大小正比于Er 其频率为Er的交变频率f 可编辑 第2节速度位置检测装置 若忽视杯型转子的漏抗的影响 那么电流Ir所产生的脉振磁通 q的大小正比于Er 在空间位置上与输出绕组的轴线 q轴 一致 因此转子脉振磁场 q与输出绕组相交链而产生感应电势E 据上分析有 输出绕组感应产生的电势E实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压U 其大小正比于转速n 其频率为励磁电源的频率f 当然 这里也存在着不可避免的误差 可编辑 第2节速度位置检测装置 旋转编码器作用 是一种旋转式测量装置 通常安装在被测轴上 随被测轴一起转动 用以测量转动量 主要是转角 并把它们转换成数字形式的输出信号 在电梯中用码盘来检测轿厢的运行速度及轿厢所处位置 用作速度反馈信号和位置指示信号 检测轿厢位置的码盘常装在限速器的旋转轴上 可编辑 第2节速度位置检测装置 编码器两种基本形式 增量式编码器绝对值式编码器编码器分类 根据工作原理和结构 接触式 是一种最老的转角测量元件 已很少采用 光电式 用得较多 它没有触点磨损 允许转速高 精度高 缺点是结构复杂 价格贵 电磁式 是一种无接触式的码盘 具有寿命长 转速高 精度高等优点 可编辑 光电式增量编码器结构特点 两组检测窄缝的位置错开1 4节距 其目的是使A B两个光电转换器的输出信号在相位上相差900 两组检测窄缝是固定不动 圆盘与被测轴相连 可编辑 第2节速度位置检测装置 工作原理 当圆盘随着被测轴转动时 检测窄缝不动 光线便透过圆盘窄缝和检测窄缝照到光电转换器A和B上 于是A和B就输出两个相位相差900的近似正弦波的电信号 电信号经过逻辑电路处理 计数后就可以辨别转动方向 得到转角和转速 信号处理线路方框图 可编辑 第2节速度位置检测装置 信号波形 可编辑 第2节速度位置检测装置 注 增量式码盘输出的数字是表示相对于某个基准点的相对转角 注 码盘的分辨能力主要取决于码盘转一周时产生的脉冲数 圆盘上分割的窄缝越多 产生的脉冲数就越多 分辨力也就越高 增量式码盘一般每转可产生500 5000个脉冲 最高可达几万个脉冲 注 码盘的分辨能力还可以用它所能分辨到的最小角度来表示 即每一个脉冲所对应的圆心角 例 可编辑 第2节速度位置检测装置 光电式绝对值编码器结构组成 旋转的码盘 有按一定规律分布的由透明和不透明区构成的光学码道图案 它们是由涂有感光乳剂的玻璃质 水晶 圆盘利用光刻技术制成的 光源 是超小型的钨丝灯泡或者是一个固定光源 光电敏感元件 是光敏二极管 三极管等光敏元件 可编辑 第2节速度位置检测装置 工作原理 光源的光通过光学系统 穿过码盘的透光区 最后与窄缝后面一排径向排列的光敏元件耦合 使输出为逻辑 1 若被不透明区遮挡 则光敏元件输出低电平 代表逻辑 0 对于码盘的不同位置 每个码道都有自己的逻辑输出 各个码道的输出编码组合就表示码盘的这个转角位置 可编辑 第2节速度位置检测装置 编码方式二进制编码盘 每一个码道代表二进制的一位 最外层的码道为二进制的最低位 越向里层的码道其代表的位数 即 权 越高 缺点 在两个位置交换处可能产生很大的误差 可编辑 第2节速度位置检测装置 二进制循环码 格雷码 其特点为相邻两个代码间只有一位数变化 因此产生的误差不超过 1 个单位 但是 将格雷码转换成自然二进制码需要一个附加的逻辑处理转换装置 可编辑 第2节速度位置检测装置 2 位置检测装置在电梯运行过程中 为获取轿厢的位置 速度 运行方向等信号 完成对电梯的控制 需要设置许多电子开关 机械开关和检测装置 通过这些装置测出控制电梯运行也是影响电梯性能的最重要的控制信号 这些信号包括 强迫换速 急停 门机控制 检修与照明 层站显示 门厅呼梯 校正 换速与平层等 其中换速平层信号用于调速装置的控制 有着严格的时间和空间的关系 是影响电梯性能的最重要信号 位置检测装置分类 按传感器分 接触式和非接触式接触式 行程开关 当生产机械的运动部件与挡块1或推杆2碰撞时 使触头3 触头4动作 并使触头的原有状态发生变化 进而将有关的电信号送出 触头的通断速度与运动部件推动挡块或推杆的速度有关 图4 26行程开关的结构1 挡块2 推杆3 动断触点4 动合触点5 弹簧片 36 微动开关由微动开关组成的位置传感器具有体积小 质量轻 工作灵敏等特点 经常用于检测物体位置的传感器构造和分布形式如图4 27所示 37 可编辑 第2节速度位置检测装置 可编辑 第2节速度位置检测装置 非接触式传感器为保证电梯轿厢在各层停靠时准确平层 平层换速 通常在轿顶设置平层装置 也称井道信息装置 常用平层装置的种类干簧管传感器 80年代中期前常用 双稳态磁开关 80年代以后常用 可编辑 第2节速度位置检测装置 干簧管传感器安装方式 轿厢顶部装有两 三个干簧管式感应器 前者为上 下平层感应器 三个的中间为开门区感应器 隔磁板装在轿厢导轨支架上 工作原理 由U形永磁钢产生磁场对干簧管感应器产生作用 使干簧管内的触点动作 当遮磁板插入空隙时 永磁钢磁路被遮磁板短路 使干簧管失磁 其触点恢复原来的状态 当遮磁板离开感应器后 干簧管内的触点又动作 达到控制继电器发出指令的目的 可编辑 第2节速度位置检测装置 双稳态磁开关安装方式 在轿顶装有双稳态磁性开关 在井道内对应于每个层站的适当位置上装有圆形永久磁铁 可编辑 第2节速度位置检测装置 结构特征 圆形永久磁铁的磁性较强 有N S两极 双稳态磁性开关在干簧管上设置两个极性相反 磁性较小的磁铁 它使干簧管中的触点维持现有状态 只有受到外界同极性的磁场作用时触点才能吸合 受到异极性磁场作用时触点才断开 工作原理电梯上行时 双稳态磁性开关接近圆形永久磁铁S极时动作 接近圆形永久磁铁N极复位 电梯下行时 双稳态磁性开关接近圆形永久磁铁N极时动作 接近圆形永久磁铁S极复位 达到双稳态功能的要求 可编辑 第2节速度位置检测装置 本节思考 常见测速发电机的测速原理 光电式增量编码器 绝对值编码器的工作原理 常见用于电梯的非接触式位置传感装置有哪几种 其工作原理如何 可编辑 第3节直流电梯的速度闭环控制 直流电动机的调速性能好 调速范围宽 在电梯拖动系统中已被广泛采用 早期的高层建筑中电梯速度可达7m s 天津电视塔电梯5m s 由直流电动机的调速原理可推理 Ea 电动机感应电动势Ua 外加电压RaT 外接电阻RT 磁场外接电阻Ia 转子电流UT 励磁电压IT 励磁电流Ce 电机常效 励磁磁通n 电动机转速Ra 电动机转子电阻 可编辑 第3节直流电梯的速度闭环控制 从以上公式可知 直流电动机调速方法 改变供电电压Ua 在转子电路中串入可调电阻及RaT 改变定子磁通改变供电电压Ua 可以获得比较大的调速范围 在不同的供电电压下 并采用闭环控制 可以获得一簇平行的电动机机械特性曲线 可编辑 第3节直流电梯的速度闭环控制 直流电梯拖动控制系统方式 都是通过调压而调速 晶闸管供电系统 三相变压器BO对电网起电隔离作用 同时给可控硅整流装置SCR1与SCR2供电 SCR1为正组可控整流装置 SCR2为反组可控整流装置 两组可控硅反并联 电梯向上运行时正向组工作 反向组处在逆变状态 电梯向下运行时 反 向组工作 正向组处在待逆变状态 可编辑 第3节直流电梯的速度闭环控制 晶闸管励磁系统 利用SCR整流桥调节直流发电机磁场电流的大小以改变发电机的转子输出电压Ua 控制直流电动机的转速 达到调速的目的 直流发电机G 由三相交流原动机M驱动 发电机磁场绕组OFT由三相或单相可控硅SCR整流装置励磁 测速发电机TG与直流电动机M同轴 测速发电机发出的电压与电动机M的转速成正比 电动机的它激磁场绕组OM由另一直流电源供电 电阻R用以调整励磁电流 可编辑 第3节直流电梯的速度闭环控制 晶闸管励磁的发电机 电动机拖动控制系统 采用闭环控制方法 在给定环节与速度调节环节中都采用了比例积分控制规律 系统中的给定信号 指令信号 经分压后给出的是阶跃信号 再经积分转换得到圆滑的梯形信号 可编辑 TG取得与电梯速度成正比的电压信号 经电压比较后得到偏差信号 送速度调节器放大调节 然后加到反并联的两组触发器上 控制可控硅整流器的输出电压的大小和极性 晶闸管整流器的输出电压控制直流发电机的励磁磁通 使发电机电枢的输出电压随之变化 电动机的转速随发电机的输出电压而变化 最终使速度跟随给定的速度曲线变化 达到速度自动调节的目的 可编辑 第3节直流电梯的速度闭环控制 测速发电机由电动机带动发电 得到一个与电梯速度成正比的电压信号 其极性与给定电压相反 在调节器输入端给定电压与测速发电机电压串联比较得到一个速度差信号 加到比例积分调节器中进行放大 调节器的输出电压施加到两套触发器 使正向及反向脉冲触发器同时得到两个大小相等 符号相反的控制信号 使两组触发器产生的脉冲同时向两个相反的方向位移 用来控制可控硅整流器输出电压的大小和极性 可编辑 变流装置直接供电的直流拖动控制系统 晶闸管励磁的发电机 电动机拖动控制系统电路复杂 调试维修不便 体积大 噪音大 占空间多而且能耗也大 用晶闸管变流装置取代发电机组直接向直流电动机供电 这样的拖动控制系统控制方便 重量轻 噪音小 维修容易 可节能30 左右 由两组晶闸管取代传统的直流发电机组 两组晶闸管可以配合进行相位控制 或处于整流或处于逆变状态 当控制电路对给定的速度指令信号与速度反馈信号 电流反馈信号进行比较运算后 就决定了两组晶闸管装置中哪一组应该投入运行 并根据运算结果 控制晶闸管变流装置的输出电压 即曳引电动机的电枢电压 于是 电梯便跟随速度指令信号运行 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 变频调速的基础知识变频器 变频调速的控制原则 VVVF 中 低速VVVF电梯拖动控制系统高速VVVF电梯拖动控制系统矢量变换控制的高速VVVF电梯拖动控制系统电梯速度曲线的产生 可编辑 变频调速的基础知识变频器 变频器可以分为交 交变频器和交 直 交变频器两大类 前者的频率只能在电网频率以下的范围内进行变化 而后者的频率是由逆变器的开关元件的切换频率所决定 即变频器的输出频率不受电网频率的限制 可编辑 变频调速的基础知识PWM交 直 交变频器将直流电压转变为频率不同的交流电压 其输出电压是方波电压 除基波外 在其电压波形中还含有较大成份的高次谐波分量 这样在曳引电机的供电电源中存在谐波分量 使电机运行效率降低 矩形波供电的电机效率将比正弦波供电的效率下降5 7 左右 功率因数下降8 左右 而电流却要增大10倍左右 虽可在逆变器的输出端采用交流滤波器来消除高次谐波分量 但又非常不经济 且增大了逆变器的输出阻抗 使逆变器的输出特性变坏 目前电梯用VVVF调速系统大多采用脉宽调制控制器PWM 它按一定的规律控制逆变器中功率开关元件的通与断 从而在逆变器的输出端获得一组等幅而不等宽的矩形脉冲波 用来近似等效于正弦波 正弦波PWM的控制是利用等幅的三角波 称为载波 与正弦波 称为调制波 的相交点发出触发脉冲给开关元件的 并经基极驱动电路放大后送至变送器中 即幅值和频率可变的正弦控制波与幅值恒定 频率固定的三角波进行比较 由两个波形的交点得到一系列幅值相等 宽度不等的矩形脉冲列 当正弦波的幅值大于三角波幅值时 输出正脉冲 可使逆变器中的功率开关管导通 当正弦波的幅值小于三角波幅值时 输出负脉冲 可使功率开关管截止 PWM的输出脉冲列的平均值近似于正弦波 如果提高三角波的频率 则PWM的输出脉冲系列的平均值更逼近于正弦波 此时的PWM称为 正弦波PWM 如图4 46所示 图4 46PWM输出波形 55 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 在变频调速中 对电机的回馈能量处理基本上有两种方法 在直流侧设置能耗电路 当直流侧电压上升到某一数值以上时 接通能耗电路 将回馈的多余能量消耗掉 梯速较低时 可回馈的能量相对较少 采用此方法 在电源与直流侧之间设置逆变电路 当电机回馈能量时 启动该逆变电路 将回馈的能量送给电网 梯速较高时 轿厢重载下降 轻载上升和减速停车过程中有大量的回馈能量 如仍采用直流侧能耗的方法 能量损失过大 不经济 则多采用此方法 两种方法相比较 显然后者节能效果好 运行效率提高 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 中 低速VVVF电梯拖动控制系统 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 分析 在主电路的直流侧设置了由晶体管V与能耗电阻R构成的能耗电路 当轿厢轻载上升或重载下降运行时 以及减速过程中 由于电机的转速高于同步转速 电机的感应电势高于电压 该电势经与三极管VD1 VD6反并联的二极管整流桥向直流侧电容充电 当电容上的电压上升到一定程度时 晶体管V的基极得到控制电压而导通 电容经V向电阻R放电 将过多的能量消耗掉 当电容上的电压降低到某一数值时 关断晶体管V 停止放电 由于直流例电容C的容量很大 在其电压为零时突然加上高压会引起特别大的充电电流 这将造成整流二极管的过电流损坏 因而设置预充电环节 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 高速VVVF电梯拖动控制系统 可编辑 速度控制部分通常以一个十六位的单片机为核心 辅以其他检测 保护 驱动电路 实现变频调速的矢量控制 为提高矢量控制的精度 提高矢量变换的运算速度 在高性能的变频调速控制中 常采用32位的高速运算的CPU 将电流检测器3测得的电流信号 速度检测器6测得的转速信号送到PWM控制电路9和辅助微机11中 经辅助微机作矢量变换及控制运算后发出对变频器晶体管的脉宽调制 PWM 控制信号 控制变频器产生所需要的交流电压供给电动机4 进而拖动轿厢7按照预定速度曲线运行 主控微机10是一个16位的单片机或者是可编程控制器 其作用是实施对电梯运行的交通控制 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 VVVF电梯拖动控制系统 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 电梯速度曲线的产生变频调速电梯拖动控制系统组成环节 速度给定速度反馈速度闭环控制为了保证电梯运行的舒适性和平层的淮确性 电梯应按预定的速度曲线运行 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 首先计算速度曲线两种做法 在线计算 预先将设计好的速度曲线公式编写成计算机程序 在电梯运行时不断地计算出下一个工作点的速度值作为速度给定送给速度闭环部分 要求速度闭环控制计算机有冗余的运算能力 离线计算 又称速度曲线表法 先将速度曲线按一定的时间间隔 如10ms 计算出一系列速度值 把它们预先写到存储单元中 当接收到信号控制系统送来的开始启动运行指令时 将存储的数据按预定的时间间隔逐个取出 将其作为速度给定送给速度闭环部分 要求增加存储单元的存储容量 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 然后实现闭环控制有三种做法 数字量内部传递 速度曲线的产生与闭环控制由同一个CPU完成 产生的速度给定值就直接与反馈的实际速度值相减并进行PID 或其他控制算法 的控制运算 进而实施控制 数字量外部传递 速度曲线的产生与闭环控制由不同的CPU完成 产生的速度给定值通过电路扳上的数据线或外部的接线端子传递给闭环控制CPU 模拟量外部传递 主要发生在变频器要求模拟量的速度给定时 由速度曲线发生器产生速度曲线 并将其转换成模拟量 再将该模拟量送到变频器的速度给定端 由变频器的CPU进行速度闭环控制 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 可编辑 第4节变频调速电梯的闭环控制 本节思考 PWM原理 高 低速时交流变频电梯拖动控制系统有何不同 电梯速度曲线如何产生 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 结合上海三菱电梯有限公司生产的SP VF和MP VF系列电梯 对VVVF调速技术在电梯拖动控制系统中的应用做一详细介绍 一 型号与规格 可编辑 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 说明 1 操作方式2 启动频率指电梯在单位时间内连续启动的次数 启动频率越高 对电气系统的要求越高 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 二 电气系统的构成全电脑控制VVVF电梯的电气系统组成 驱动控制管理接口 I O 电路 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 1 驱动部分 驱动部分采用VVVF方式对曳引电机进行速度控制 驱动部分采用矢量变换和脉宽调制技术 减少电机发热 节能 高性能和高效率的特点 i8086微处理器构成的DR CPU实现对驱动部分的控制 速度图形采用理想速度图形 由CC CPU给出 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 2 控制部分控制部分CC CPU由i8085构成 主要功能 对选层器 速度图形和安全检查电路三方面进行控制 选层器为数据运算式 主要处理层站数据 同步位置 前进位置 同步层和前进层的运算 以及选层器的修正运算等 这部分运算是控制部分中较复杂又较重要的运算 运算量也较大 因此 软件比较复杂 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 3 管理部分作用 负责处理电梯的各种运行 分标准设计和附加设计 主要通过软件实现 电梯的功能模块化设计也主要在管理部分实现 电气系统的主要运行方式下的管理功能 标推设计 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 附加设计 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 三 电气控制系统的多电脑总线结构 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 四 VVVF电梯拖动系统构成 1 整流回路在低速电梯 0 45 1 75m s 中 整流器部分采用由三个二极管模块 每模块有两只二极管 组成的三相桥式全波整流电路 在中高速电梯 2 12 5m s 中 整流器部分采用由六个晶闸管模块 每模块有两只晶闸管 组成的三相全控桥式整流电路 晶闸管的导通角开放大小由正弦波PWM控制 输出可调直流电压 电梯在加速 恒速时 输出电压恒定 在减速时 由于电动机侧的反馈 则输出电压是连续变化的 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 2 充电回路主要作用 当主电源接通时 预先对大容量电容器进行充电 以便当主回路整流器开始工作时 不致形成一个很大的冲击电流 而使二极管模块 或晶闸管模块 损坏 充电回路中的变压器 与基极驱动回路共用同 采用升压变压器 匝比为1 1 1 可编辑 可编辑 工作过程 当主电源合闸后 则充电回路的整流器输出 大容量电解电容器C充电到 时 约2s 发出充电结束信号 由控制微处理器发出电梯可以启动的信号 如果电梯不要求启动 则电容器C继续充电至 电梯启动时 主回路整流器开始工作 其输出电压为 电容器C的电压从经电阻R2放电到 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 3 逆变回路 结构 逆变器采用六只大功率晶体管 GTR 模块 每个模块有一只GTR和一只续流二极管 可编辑 工作过程 当来自正弦波PWM控制回路的三相矩形系列脉冲经基极驱动回路放大后 按相序分别触发大功率晶体管基极 使其导通 由于三相系列脉冲每相相位差1200 所以逆变器中大功率晶体管S1 S3 S5分别以1200滞后导通 而同一相上 下的大功率晶体管S1和S4 S3和S6 S5和S2之间分别在各自的1800角区间内导通 这样在每相之间输出电压为一个交变电压 线电压也为一个交变电压 可编辑 4 再生回路再生回路仅用于采用二极管模块的整流器 当电梯由恒速状态变为减速状态 至停车的这段时间 VVVF系统处于再生控制工作状态 再生回路 就是提供VVVF系统再生能量释放的回路 其再生能量消耗在再生回路的电阻上 工作过程 电梯减速时 电动机的再生能量通过逆变器向直流侧的大容量电容器充电 当电容器的电压UDC大于充电回路中整流器输出电压UD时 由基极驱动回路发出信号 驱动再生回路中大功率晶体管导通 然后电动机的再生能量以发热方式消耗在再生回路的电阻上 当大电容C上的电压UDC通过该电阻放电至UD 再生回路中的大功率晶体管截止 可编辑 第5节典型VVVF电梯拖动控制系统 可编辑 5 基极驱动回路主要功能 由正弦波PWM控制回路来的脉冲信号 必须经基极驱动回路放大后 才能控制逆变器中大功率晶体管的基极 使其导通 在减速再生控制时 主回路大电容的电压UDC和充电回路输出的电压UD在基极驱动回路比较后 经信号放大后驱动再生回路中大功率晶体管的导通 可编辑 6 电流检测器是VVVF电梯中的专用电子器件 作用 检测主回路中的交 直流电流数值 并通过装置本身转换成2V或4V的直流电压信号 送到PWM控制电路 作为电流反馈信号 三只DC CT 一只用于主回路直流测短路电流和过载电流的检出 短路电流整定为额定电流的120 过载电流整定为额定电流的110 且时间为10s 另外两只用于逆变器输出交流侧电动机U相和V相电流的检出 其检出的输出直流电压信号输入正弦波PWM控制回路 作为电流反馈信号 因为W相电流为