【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 選擇具體型號(hào)時(shí)，則主要依據(jù)已經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類(lèi)型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來(lái)決定[7]。 選擇變頻器規(guī)格變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)都提高標(biāo)稱(chēng)功率數(shù)據(jù)，但實(shí)際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標(biāo)稱(chēng)功率進(jìn)行選擇，在實(shí)際中常常可能會(huì)行不通。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式：1）按照標(biāo)稱(chēng)功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。2）按照電動(dòng)機(jī)額定電流選擇；多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計(jì)項(xiàng)目。3）按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。4）按照轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力選擇綜上所述，根據(jù)實(shí)際工程情況，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱(chēng)功率與電動(dòng)機(jī)匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認(rèn)為放大一級(jí)功率選擇變頻器是沒(méi)有錯(cuò)的想法，但會(huì)造成浪費(fèi)?？偟膩?lái)說(shuō)從生產(chǎn)成本來(lái)作合適的選擇[8]。選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件:1）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類(lèi)型。2）所選擇通用變頻器的類(lèi)型與被控制異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)匹配。3）為降低電梯成本，首選通用變頻器。4）電梯的啟動(dòng)和停車(chē)都要平穩(wěn)。5）變頻器帶有防止失速功能。6）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。圖25變頻器接線圖 Wiring diagram of inverter變頻器接線圖如上圖所示，變頻器的上下行駛信號(hào)及高低信號(hào)，又單片機(jī)的輸出觸點(diǎn)進(jìn)行控制。當(dāng)1閉合時(shí)，電梯上行，2閉合時(shí)電梯下行；6的通斷控制著電梯的運(yùn)行速度。另外，在變頻器內(nèi)部可通過(guò)參數(shù)設(shè)置，決定電梯的加減曲線、過(guò)流過(guò)載保護(hù)和電流、速度、頻率顯示功能。 VS616G5變頻器VS616G5變頻器屬于電壓型變頻器，它包括了4種控制方式：標(biāo)準(zhǔn)V/F控制、點(diǎn)PG反饋的V/F控制、無(wú)傳感器的磁通矢量控制和帶PG反饋的磁通矢量控制。VS616G5只需簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置就可以用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。其外部接線圖如圖26所示。圖 26 VS616G5變頻器 VS616G5 Inverters1）主電路的鏈接a主電路電源端子R、S、T經(jīng)交流接觸器和自動(dòng)空氣斷路器與電源連接，無(wú)需考慮相序。變頻器輸出電源必須到端子U、V、W上，如果接錯(cuò)，會(huì)損壞變頻器。b變頻器的保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)的繼電器線圈吸合，其常閉觸電斷開(kāi)變頻器電源側(cè)主電路接觸器的線圈電路，從而切斷變頻器主電路的電源。c勿以主電路的通斷來(lái)進(jìn)行變頻器的運(yùn)行、停止操作，必須通過(guò)控制電路端1或端子2來(lái)操作。d直流電抗器連接端子+1和+2是連接改善功率因數(shù)用電抗器的端子。這兩端子在出廠時(shí)按有短路片，對(duì)于30KW以上變頻器需配置直流電抗器時(shí)，請(qǐng)卸掉短路片后再連接。e對(duì)于容量變頻器，內(nèi)設(shè)制動(dòng)電阻在B1和B2端子上。對(duì)較大容量變頻器，需連接外部制動(dòng)電阻時(shí)，接在端子B1和B2上。制動(dòng)電阻配線長(zhǎng)度5m一下，且用絞線。f從安全以及降低噪聲的需要出發(fā)，變頻器必須可靠接地。2）控制電路端子的功能說(shuō)明如表21所示。表21 端子功能說(shuō)明 Terminal function種類(lèi)端子符號(hào)端子名稱(chēng)功能說(shuō)明數(shù)字輸入信號(hào)1正轉(zhuǎn)停止“閉正”轉(zhuǎn)；“開(kāi)”停止多功能輸入端2反轉(zhuǎn)停止“閉”反轉(zhuǎn)；“開(kāi)”停止3外部故障“閉”故障；“開(kāi)”正常4故障復(fù)位“閉”時(shí)復(fù)位5主速/輔助切換（調(diào)速1）“閉”輔助頻率指令6調(diào)速指令2“閉”多段速設(shè)定2有效7電動(dòng)指令“閉”時(shí)電動(dòng)運(yùn)行8外部封鎖指令“閉”變頻器停止輸出數(shù)字輸入信號(hào)11順序公共端子多功能輸出端9運(yùn)行信號(hào)運(yùn)行時(shí)“閉”1025零速信號(hào)零速值以下時(shí)“閉”26速度一致信號(hào)在設(shè)定頻率2Hz內(nèi)“閉”27多功能輸出公共端18故障輸出故障時(shí)1820間“閉合”故障時(shí)1920間“斷開(kāi)”1920模擬輸出信號(hào)21頻率表輸出1~10V/100%頻率22公共端23電流監(jiān)視5V/變頻器定電流變頻器可以利用單片機(jī)的輸出指令對(duì)變頻器的輸入端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、以及多速控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的多速控制。多段速功能的實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)需要利用變頻器的數(shù)字操作器對(duì)這些端口進(jìn)行功能設(shè)定，用數(shù)字操作器對(duì)參數(shù)H1~01~06進(jìn)行設(shè)定，最多可以達(dá)到9段速運(yùn)行，設(shè)定情況如表22所示。表22多段速參數(shù)的設(shè)定 Multispeed parameters set＇端子對(duì)照參數(shù)設(shè)定值內(nèi)容5H1033多段速度指令16H1044多段速度指令27H1055多段速度指令3端子接通/斷開(kāi)的組合與被選擇頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表23所示。表中“1”表示通，“0”表示斷開(kāi)。變頻器的7端子經(jīng)過(guò)通斷組合，可以控制8檔頻率，可以實(shí)現(xiàn)多段速度的控制。每檔相應(yīng)的頻率可以通過(guò)數(shù)字操作器經(jīng)行設(shè)定。表23多段頻率的選擇 The choice of multifrequency511（段速1）611（段速2）711（段速3）被選擇的頻率000頻率指令1 dl01主速度頻率數(shù)100頻率指令2 dl02輔助度頻率數(shù)010頻率指令3 dl03110頻率指令4 dl04001頻率指令5 dl05101頻率指令6 dl06011頻率指令7 dl07111頻率指令8 dl08 傳感器壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱(chēng)為壓電傳感器。 壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。 電梯的控制速度 電梯運(yùn)行速度的檢測(cè)對(duì)于電梯運(yùn)行速度的檢測(cè)一般采用的是光電編碼器，光電編碼器是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字化檢測(cè)裝置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用可靠、易于維護(hù)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。近10幾年來(lái)，發(fā)展為一種成熟的多規(guī)格、高性能的系列工業(yè)化產(chǎn)品，在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、雷達(dá)、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。光電編碼器可以定義為：一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸至軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。典型的光電編碼器由碼盤(pán)（Disk）、檢測(cè)光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路）、機(jī)械部件等組成。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)光電編碼器產(chǎn)生脈沖的方式不同，可以分為增量式、絕對(duì)式以及復(fù)合式三大類(lèi)。按編碼器運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。由于直線式運(yùn)動(dòng)可以借助機(jī)械連接轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)，反之亦然。因此，只有在那些結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)方式都有利于使用直線式光電編碼器的場(chǎng)合才予使用。旋轉(zhuǎn)式光電編碼器容易做成全封閉型式，易于實(shí)現(xiàn)小型化，傳感長(zhǎng)度較長(zhǎng)，具有較長(zhǎng)的環(huán)境適用能力，因而在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)使用的是增量式光電編碼器。增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)于一個(gè)增量位移，但是不能通過(guò)輸出脈沖區(qū)別出在哪個(gè)位置上的增量。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號(hào)，其作用是提供一種對(duì)連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)位置增量，不能夠直接檢測(cè)出軸的絕對(duì)位置信息。一般來(lái)說(shuō)，增量式光電編碼器輸出A、B兩相互差 電度角的脈沖信號(hào)（即所謂的兩組正交輸出信號(hào)），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時(shí)還有用作參考零位的Z相標(biāo)志（指示）脈沖信號(hào)，碼盤(pán)每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個(gè)標(biāo)志信號(hào)。標(biāo)志脈沖通常用來(lái)指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。增量式光電編碼器主要由光源、碼盤(pán)、檢測(cè)光柵、光電檢測(cè)器件和轉(zhuǎn)換電路組成。碼盤(pán)上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個(gè)透光縫隙之間代表一個(gè)增量周期；檢測(cè)光柵上刻有A、B兩組與碼盤(pán)相對(duì)應(yīng)的透光縫隙，用以通過(guò)或阻擋光源和光電檢測(cè)器件之間的光線。它們的節(jié)距和碼盤(pán)上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯(cuò)開(kāi)1/4節(jié)距，使得光電檢測(cè)器件輸出的信號(hào)在相位上相差 電度角。當(dāng)碼盤(pán)隨著被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，檢測(cè)光柵不動(dòng)，光線透過(guò)碼盤(pán)和檢測(cè)光柵上的透過(guò)縫隙照射到光電檢測(cè)器件上，光電檢測(cè)器件就輸出兩組相位相差 電度角的近似于正弦波的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)處理，可以得到被測(cè)軸的轉(zhuǎn)角或速度信息。增量式光電編碼器的優(yōu)點(diǎn)是：原理構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)；機(jī)械平均壽命長(zhǎng)，可達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)以上；分辨率高；抗干擾能力較強(qiáng)，信號(hào)傳輸距離較長(zhǎng)，可靠性較高。其缺點(diǎn)是它無(wú)法直接讀出轉(zhuǎn)動(dòng)軸的絕對(duì)位置信息。在大多數(shù)情況下，直接從編碼器的光電檢測(cè)器件獲取的信號(hào)電平較低，波形也不規(guī)則，還不能適應(yīng)于控制、信號(hào)處理和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊?。所以，在編碼器內(nèi)還必須將此信號(hào)放大、整形。經(jīng)過(guò)處理的輸出信號(hào)一般近似于正弦波或矩形波。由于矩形波輸出信號(hào)容易進(jìn)行數(shù)字處理，所以這種輸出信號(hào)在定位控制中得到廣泛的應(yīng)用。采用正弦波輸出信號(hào)時(shí)基本消除了定位停止時(shí)的振蕩現(xiàn)象，并且容易通過(guò)電子內(nèi)插方法，以較低的成本得到較高的分辨率。增量式光電編碼器的信號(hào)輸出形式有：集電極開(kāi)路輸出（Open Collector）、電壓輸出（Voltage Output）、線驅(qū)動(dòng)輸出（Line Driver）、互補(bǔ)型輸出（Complemental Output）和推挽式輸出（Totem Pole）。推挽式輸出方式由上下兩個(gè)NPN型的三極管組成，當(dāng)其中一個(gè)三極管導(dǎo)通時(shí)，另外一個(gè)三極管則關(guān)斷。電流通過(guò)輸出側(cè)的兩個(gè)晶體管向兩個(gè)方向流入，并始終輸出電流。因此它阻抗低，而且不太受噪聲和變形波的影響。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動(dòng)化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等[13]。 電梯的多變速電梯一般分為乘客電梯，載物電梯，消防電梯，觀光電梯等等。不同的電梯有不同的額定速度。此變速電梯為客用設(shè)計(jì)，所以既要考慮到電梯的多變速，還要考慮到到電梯的安全問(wèn)題。電梯轎箱內(nèi)的載重決定了電梯的運(yùn)行速度，因此，可以分為以下幾種情況考慮。1)轎箱空載：空載時(shí)，電梯會(huì)停留在某一層，當(dāng)按下呼叫按鍵電梯則以加速度2 的速度到達(dá)速呼叫層。2)轎箱滿載：一般電梯轎箱滿載的重量為800KG，當(dāng)滿載時(shí)如果再以空載時(shí)的速度運(yùn)行就會(huì)有安全隱患， 。3)轎箱半載：半載時(shí)，為了提高電梯的工作效率，又考慮到安全問(wèn)題， 。為了使乘客在乘坐電梯時(shí)感到舒適一遍對(duì)電梯的速度由一定的要求。根據(jù)大量的試驗(yàn)和試驗(yàn)表明人體可承受的加速度一般為am≤ 。電梯的理想速度曲線可分為三角形，梯形和正弦波形。由于正弦波形曲線加速度的實(shí)現(xiàn)較為困難，而三角形曲線加速度的正反轉(zhuǎn)變較為迅速，而梯形的速度曲線實(shí)現(xiàn)比較容易，而且人體也容易接受，所以電梯的速度曲線一般選用梯形形狀。如圖25所示：v v 正向加速停車(chē)點(diǎn)減速運(yùn)行停車(chē)點(diǎn)t 額定速度t 減速運(yùn)行加速額定速度 (a)電梯正向運(yùn)行 (b)電梯反向運(yùn)行圖27 電梯理想運(yùn)行曲線圖Fig. 27 The ideal curve of the lift operation在拖動(dòng)系統(tǒng)中，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)多采用電梯專(zhuān)用變頻電機(jī)和與之相配套的專(zhuān)用變頻器。專(zhuān)用變頻器是為了滿足電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的變頻器控制電梯變頻電機(jī)按圖所示理想速度曲線運(yùn)行。電機(jī)何時(shí)啟動(dòng)、換速電機(jī)轉(zhuǎn)向是由單片機(jī)根據(jù)電梯呼梯、減速等信號(hào)做出決策，發(fā)出信號(hào)給變頻器。當(dāng)變頻器接收到單片機(jī)控制器發(fā)出的呼梯方向信號(hào)，變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，達(dá)到最大速度后，勻速運(yùn)行，在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí)，單片機(jī)控制器發(fā)出切斷高速度信號(hào)，變頻器以設(shè)定的減速度將最大速度減至爬行速度。在減速運(yùn)行過(guò)程中，變頻器能夠自動(dòng)計(jì)算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離，并計(jì)算出優(yōu)化曲線，從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行。在電梯的平層過(guò)程中變頻器通過(guò)調(diào)整平層速度或制動(dòng)斜坡來(lái)調(diào)整平層精度，即當(dāng)電梯停得太早時(shí)，變頻器增大低速度值或減少制動(dòng)斜坡值。反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值。在電梯到距平層位置4～10cm時(shí)，有平層開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)低速信號(hào)，系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)高精度的平層,從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。交流電動(dòng)機(jī)，尤其是感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、維護(hù)方便，可工作在惡劣的環(huán)境中等突出的優(yōu)點(diǎn)，在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中越來(lái)越受到人們的關(guān)注。其中，應(yīng)用最廣的當(dāng)屬變頻調(diào)速技術(shù)，它以變頻器向交流電動(dòng)