基于vvvf控制的电梯设计毕业设计(编辑修改稿)

基于vvvf控制的电梯设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

恒转矩性质的负载 时 ， 通常 采用带转速负反馈 12 的闭环控制系统。 如图 所示。 图中， 1U 是 给定电压， TG 为电机测速装置。 图 异步电动机在不同电压下的机械特性 图 带转速负反馈 调压调速系统 图 为带转速负反馈 调压调速系统的 机械特性。 当系统带负载 LT 在 A 点运行时， 由于 负载增大而引起转速下降时，电机测速装置 TG(光电编码器 )立即将电机的转速信息 nU 反馈回 系统， 将 信息与给定电压 1U 进行 比较 ， 然后 根据两个信息的差值提高定子电压，从而在新机械特性曲线上找到工作点 39。 A。 同 理，负载减小时， 电机转速上升，电机测速装置 TG（光电编码器） 立即将电机 转速信息 nU 反馈回系统， 将信息 和 给定电压 1U 进行比较后 ，降低定子电压，从而在 新 机械特性曲线上找到工作Sm S n0 n A B C U 0. TL Tg 0. 1. 13 点 39。 39。 A。 综上所述得，带转速负反馈 调压调速系统实际上是 利用 测速装置的反馈信息来 调节 定子电压， 进 而 保证 电机转速与给定电压 1U 一致。 当改变电压 1U 时，即可改变电机转速 n。 注意 ，图 中所示的额定电压 1omUc 下的机械特性 与 最小输出电压 1minU 下的机械特性是带转速负反馈调压调速系统左右两边的极限。 当负载变化达到极限时，该系统 就 失去 了 控制能力。 图 转 速负反馈闭环控制 交流调压调速特性 该 系统中，转速的变化能够反过来影响 电动机定子 电压， 进 而控制转速的变化，故称为闭环控制。 当电 机转速变化 对 整个控制系统没有任何反馈控制作 用时，即输出不能控制输人电压 时 ，称为开环控制。 变压变频调速（ VVVF） 异步电动机的转速 为 00 60N = n (1 ) (1 )fSSP   () 当转差率 S 变化不大时， S1。 所以 ， N 基本上正比于 0f。 故 要改变交流电动机 的转速，仅 改变定子频率 1f 就行。 但在改变转速的同时， 最好将 励磁电流和功率因TL Te 0 Ua1 Ua2 Ua3 U1时的机械特性 U1min时的机械特性 n A’’ A A’ 14 数基本保持不变。 磁通太弱 时就 没有充 分利用铁芯，电机容许的输出转速 会 下降，电机的功率得不到充分利用 造成 浪费 ；如果 增大磁通， 会引起磁路过分饱和 使励磁电流增加，功率因数 会 降低，严重时会因绕组过热而损坏电 动 机。 在交流异步电动机中 g 1 1 1E Nmf N K  () 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 ； 1NK — 基波绕组系数 ； m 每极气隙磁通量。 对于固定电机， 1N 、 1NK 为常量。 因此，要在改变 1f 的 同时保持 磁通 m 不变，只需同步改变 gE ，使 1/gEf=常值 然而 感应电势 gE 是难以直接控制的。 电势较高时，可忽略定子绕组的漏磁阻抗压降 此时定子相电压 1 gUE。 因此当 11/Uf=常值时， m 基本 上 恒定。 当频率较低时， 1U 和 gE 都较小，定子绕组的漏磁阻抗压降 就不能忽略。 这时可简单地把电压 1U 适当抬高，以便近似地补偿定子压降， 如图 所示。 a 线 代表 不带定子压降补偿， b 线 代表 带定子压降补偿。 图 恒压频比控制特性 从图 可看出， 1U 与 1f 实际 是一次函数关 系。 以上 是在定子频率 1f 低于额定频率 1nf 的情况下进行的。 实际上 ,1f 可以高于 1nf。 只是 当 1f 高于 1nf 时，电压 1U 无法增加 的 比额定电压 1nU 更大，最多只能保持 11nUU。 f1n f1 a b U1n U1 15 由 公 式可知，当 11nff 时，磁通 m 将与频率 1f 成反比地降低。 根据电力拖动原理 得 ，在 11nff 的 情况下的变频调速为“恒转矩调速”。 在 11nff 的 情况下的调速为“恒功率调速”。 在电 梯 变频调速 系统中，电机的实际最大转速是其额定转速。 因此，电梯的变频调速属 于 “恒转矩调速”。 综上所述可得 ，只有同时改变电源的电压和频率 时 ，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 (Variable Voltage Variable Frequency)。 16 4 VVVF 电梯控制系统设计 通常电梯的控制部分（ PLC 及速度曲线发生器）与变频器之间只有一个速度给定信号线，速度反馈仅仅在变频器内部实现，电梯控制部分对对当前速度的情况一无所知。 一旦速度给定部分发生故障 或变频器内部发生故障导致电梯速度失控，电梯控制部分不能及时作出相应的反应（如抱闸、切断电源、切断信号等），这样轻则导致舒适感恶化、平层精度差，重则会引起轿厢的冲顶或蹲底事故。 所以，速度保护在电梯安全保护中占有举足轻重的地位。 VVVF 电梯是将变频器的工作状态回送到电梯的控制部分，再根据变频器的工作情况来决定电梯下一步的运行状况。 通过变频器已有的状态输出信号，变频器通常有完好信号、零速信号和在速信号，将它们送到控制器，经控制器综合分析判断后决定电梯具体的运行控制。 PLC 控制系统 PLC 控 制系统的结构 电梯的 PLC 控制系统结构图如图 所示。 图 电梯 PLC 控制系统 结构 图 PLC 主机是电梯控制系统的核心 ， 来自操纵箱、呼梯盒 、井道装置、安全装置的外部信号通过输入接口进入 PLC，经过处理的信号通过输出接口分别传递给指层灯、门机控制、变频器，进而实现电梯的控制。 因为继电器控制系统里的中间继电器和时间继电器的逻辑计算功能被 PLC 内部的逻辑运算和处理功能所取代，所以系统中继操纵箱 呼梯盒 井道装置 安全装置 输入接口 PLC 输出接口 指层灯 门机控制 变频器 曳引机 旋转编码器 楼层脉冲 17 电器的使用数量大大减少了，进而提高了系统的可靠性，降低了故障率 ，减少了控制柜的体积，降低了成本。 用 PLC 控制电梯的优点 （ 1） 用软件实现了对电梯运行的自动控制，大大提高了可靠性。 （ 2） 省去了选层器和大部分继电器，使得控制系统简单化，外部线路简单化。 （ 3） PLC 能够实现各种复杂的控制系统，可以很方便的增减或改变控制功能，使用方便。 （ 4） PLC 能够进行故障自动检测和报警显示，提高了电梯的运行安全性，并为检修提供了很大的方便。 （ 5） PLC 能够用于群控调配和管理，提高了运行效率。 （ 6）更改控制方案时一般不需要改动硬件接线。 PLC 设计方法及步骤 分析总体功能的要求，确定系统的硬件配置 通过对电梯需要实现的控制功能、调速方式、安全方面等方面的综合分析，对电梯的接触器、继电器、 PLC 型号、调速器等硬件系统进行总体安排。 PLC 的 I/O 点数 根据所确定的电梯的层站数、梯型、控制方式等，计算出 PLC 的输入信号及输出信号的数量。 电梯控制系统输入信号 ： 10 个 门厅 按钮， 6 个楼层感应传感器 ， 9 个轿厢内按钮 ，2 个轿厢门限开关 ， 1 个检修 开关， 2 个平层传感器 ， 2 个减速传感器 ， 1 个过载测量传感器 ， PG 卡 1 个， 1 个障碍检测光电传感器， 总共 35 个输 入信号。 输出信号 :： 9个 轿厢内指示灯 ， 10 个 门厅召唤按钮指示 ， 7 个 楼层显示用七段码显示器引脚 ， 2 个开关门电动机驱动线圈 ， 8 个变频器控制引脚， 2 个电梯上下行指示灯， 总共 38 个输出信号。 内存容量的估算 内存容量与内存利用率、输入 /输出点数、用户的程序编写水平等因素有关。 所以，用户程序编写前只能根据输入 /输出点数、控制系统的复杂程度进行估算。 所需总内存字数 =开关量 I/O 总点 数 （ 10～ 15） +模拟量 I/O 总点数（ 150～250），再按 30%左右的预留余量。 估算本系统需要大约 2K字节的内存容量。 机型选择 FX2， FX1， FX2C 系列是三菱公司新推出的高性能小型可编程控制器。 FX0S，FX0N,FX2N 系列是微型可编程控制器。 它们体积都比较小，但功能强大，内置高速 18 计数器，外观、高度、深度等都差不多，但性能和价格差别很大如表 所示。 表 FX0S， FX0N， FX2N 性能比较 型号 I/O 数 用户程序步 数 功能指令 通信功能 基本指令执 行时间 模拟量模块 FX0S 1030 800 步 EEPROM 50 无 微秒 无 FX0N 24128 2k 步 EEPROM 55 较强 微秒 有 FX2N 16256 8k 步 RAM 298 强 微秒 有 FX0S 的功能简单，价格便宜，可以用于小型开关量的控制系统。 FX0N 可以用。