【正文】 在減速再生控制時，將主回路大電容的電壓和充電回路輸出電壓與基極驅(qū)動電路比較后，經(jīng)信號放大，來驅(qū)動再生回路中大功率晶體管的導(dǎo)通以及主回路部分的安全回路檢測功能。 ? 四、高速變頻調(diào)速電梯的控制 ? 對變頻調(diào)速電梯的控制主要包括電梯的速度控制和信號控制。 ? 速度控制部分通常以一個十六位的單片機為核心，輔以其他檢測、保護、驅(qū)動電路，實現(xiàn)變頻調(diào)速的矢量控制。為了提高矢量控制的精度，提高矢量變換的運算速度非常重要。因此在高性能的變頻調(diào)速控制中，常采用 32位的具有高速運算能力的 CPU。圖 448中簡單地畫出了速度控制的結(jié)構(gòu)框圖。 ? 圖中將電流檢測器 3測得的電流信號、速度檢測器 6測得的轉(zhuǎn)速信號送到 PWM控制電路 9和輔助微機 11中，經(jīng)輔助微機作矢量變換及控制運算后發(fā)出對變頻器晶體管的脈寬調(diào)制（ PWM）控制信號，控制變頻器產(chǎn)生所需要的交流電壓供給電動機 4，進而拖動轎廂 7按照預(yù)定速度曲線運行。 ? 圖 448高速變頻調(diào)速電梯的拖動控制系統(tǒng) a）電壓型 b）電流型整流器 2—變頻器 3—電流檢測 4—電動機 5—曳引輪 6—速度檢測 7—轎廂 8—對重 9—PWM控制電路 10—主控微機（運行控制） 11—輔助微機（矢量控制） ? 五、 VVVF電梯的拖動控制系統(tǒng) ? 使用帶有矢量變換控制的變頻變壓控制系統(tǒng)，能使高速（甚至超高速）電梯充分滿足系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)要求。圖 449是日立公司將逆變器裝置及矢量控制系統(tǒng)應(yīng)用于 9m/s的高速電梯拖動控制系統(tǒng)的原理圖。實際使用的逆變器能控制滿量程電機的轉(zhuǎn)矩脈動量，包括了 1HZ及 1HZ以下的頻率范圍，使電梯乘坐舒適，平層精度好，為減少電機的噪音，大功率變換器還須用高頻載波器控制。除使用正弦電流源的逆變系統(tǒng)外，日立公司還研究了一種 3KHZ的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，這種轉(zhuǎn)換器使用并行連接的 800A功率晶體管和具有高精度的正弦電流控制的正弦 PWM/PFM控制系統(tǒng)，以及對已經(jīng)產(chǎn)生的非正常過電壓采取抑制的控制電路。該系統(tǒng)的功率因數(shù)幾乎為 1，減少了所要求的功率容量，諧波分量也可減至 5%以下。 ? 圖 449 矢量變換控制的高速 VVVF電梯拖動控制系統(tǒng) ASR—速度調(diào)節(jié)器 ACR—電流調(diào)節(jié)器 L L2—電抗器 TA—電流轉(zhuǎn)換器 ? 圖 449 矢量變換控制的高速 VVVF電梯拖動控制系統(tǒng) （原書 462） ASR—速度調(diào)節(jié)器 ACR—電流調(diào)節(jié)器 L L2—電抗器 TA—電流轉(zhuǎn)換器六、電梯速度曲線的產(chǎn)生與速度閉環(huán)控制 ? 變頻調(diào)速電梯拖動控制系統(tǒng)主要由速度給定、速度反饋和速度閉環(huán)控制三個環(huán)節(jié)組成。 ? 為了保證電梯運行的舒適性和平層的準(zhǔn)確性，電梯應(yīng)按預(yù)定的速度曲線運行。在第三章中介紹了電梯速度曲線的設(shè)計方法，這里介紹速度曲線是如何實現(xiàn)的，以及如何實現(xiàn)速度閉環(huán)控制。 ? （一）電梯速度曲線的產(chǎn)生 ? 首先要計算速度曲線，一種是在線計算，另一種是離線計算。 ? 在線計算又稱即時計算，這種方法是：預(yù)先將設(shè)計好的速度曲線公式編寫成計算機程序，在電梯運行時不斷地計算出下一個工作點的速度值作為速度給定送給速度閉環(huán)部分。在線計算要求速度閉環(huán)控制計算機有冗余的運算能力。 ? 離線計算又稱速度曲線表法，它是先將速度曲線按一定的時間間隔（例如10ms）計算出一系列速度值，把它們預(yù)先寫到存儲單元中，當(dāng)接收到信號控制系統(tǒng)送來的開始起動運行指令時，將存儲的數(shù)據(jù)按預(yù)定的時間間隔逐個取出，將其作為速度給定送給速度閉環(huán)部分。離線計算法減少了在線計算的負擔(dān)，但要求增加存儲單元的存儲容量。 ? 然后要實現(xiàn)閉環(huán)控制。閉環(huán)控制大致有三種做法：一是數(shù)字量內(nèi)部傳遞，這時速度曲線的產(chǎn)生與閉環(huán)控制由同一個 CPU完成，產(chǎn)生的速度給定值就直接與反饋的實際速度值相減并進行 PID（或其他控制算法）的控制運算，進而實施控制；二是數(shù)字量外部傳遞，這時速度曲線的產(chǎn)生與閉環(huán)控制分別由不同的 CPU完成，產(chǎn)生的速度給定值通過電路板上的數(shù)據(jù)線或外部的接線端子傳遞給閉環(huán)控制 CPU。三是模擬量外部傳遞，這種情況主要發(fā)生在變頻器要求模擬量的速度給定時，這時， 需要由一個速度曲線發(fā)生器產(chǎn)生速度曲線，并將其轉(zhuǎn)換成模擬量，再將該模擬量送到變頻器的速度給定端，由變頻器的 CPU進行速度閉環(huán)控制。圖 450是這種速度曲線發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理圖。它采用離線計算的方法預(yù)先計算出速度曲線表，以例 31計算的結(jié)果為例，起動階段用時，按 10ms 間隔共計算出 329個速度值，將它們轉(zhuǎn)換成 0～ FFH（當(dāng)采用 12位 D/A轉(zhuǎn)換芯片時為 0～ FFFH）的 16進制數(shù)并依次存在 EPROM中（當(dāng)采用 12位 D/A轉(zhuǎn)換芯片時需兩片 EPROM芯片，一片存低八位數(shù)，另一片存高四位數(shù)），在轎廂不運行時將計數(shù)器清零，將計數(shù)器和 EPROM封鎖；當(dāng)接到起動指令時，便將計數(shù)器和 EPROM使能、將計數(shù)器置為“加”計數(shù)狀態(tài)，此后每 10ms送一個計數(shù)脈沖到計數(shù)器，計數(shù)器輸出的計數(shù)值送到 EPROM的地址線，存放在 EPROM中的速度值便依次由其數(shù)據(jù)線輸出，該速度值經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生代表速度的模擬電壓，經(jīng)濾波后輸出。當(dāng)輸出到第 329個速度值時，起動段速度曲線輸出完畢，此后不再送計數(shù)脈沖，輸出的模擬電壓保持第 329點對應(yīng)的數(shù)值不再改變，電梯以額定速度運行。當(dāng)接到減速指令時，將計數(shù)器置為“減”計數(shù)狀態(tài)，此后每 10ms送一計數(shù)脈沖到計數(shù)器，于是計數(shù)器的計數(shù)值逐次減一，EPROM的地址也隨之逐次減一，輸出端送出減速曲線。當(dāng)計數(shù)器輸出減到零時，停止發(fā)計數(shù)脈沖，并向系統(tǒng)發(fā)出斷電抱閘停車信號，將計數(shù)器和 EPROM封鎖，準(zhǔn)備下次運行。 ? （二）電梯的速度閉環(huán)控制 ? 下面以 CT公司的 VECTOR變頻器為例介紹模擬量外部傳遞的速度閉環(huán)控制方法。 ? VECTOR變頻器設(shè)有 100個數(shù)值（ Numerical）型參數(shù)和 100個位（ bit）型參數(shù)供使用者設(shè)置或查閱，分別見表 42和表 43。由于篇幅所限，不再詳述。 ? 圖 451是 VECTOR變頻器的閉環(huán)控制流程圖，其中圖 451a是速度給定與速度反饋相減產(chǎn)生速度偏差信號的電路流程，圖 451b是對速度偏差信號進行 PID運算控制及電機參數(shù)設(shè)定和運行數(shù)據(jù)、故障登記的流程圖。 ? 圖 451 VECTOR變頻器的閉環(huán)控制流程圖 ? 速度給定與速度反饋相減產(chǎn)生速度偏差信號的電路流程 ? PID運算控制及電機參數(shù)設(shè)定和運行數(shù)據(jù)、故障登記的流程圖 ? 速度曲線發(fā)生器產(chǎn)生的模擬電壓速度曲線接到圖 451a 的外部速度基準(zhǔn)輸入端 CON3，進行 A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，當(dāng)位參數(shù) b07置為 0時，則選用外部速度基準(zhǔn)作為速度給定，這時 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果經(jīng) pr0 pr03的正反轉(zhuǎn)速度最大值限定，又經(jīng) pr7 pr77的前后沿斜坡設(shè)定和 pr09～ pr12的正反轉(zhuǎn)正反加速度限定（由于電梯速度曲線是平滑的，沒有突跳，因此這些設(shè)置不起大作用，僅起一點平滑濾波的作用，可以通過將 b14置為 0而跳過 pr09～ pr12的正反轉(zhuǎn)正反加速度限定），與 pr16中的數(shù)值（缺省值為 0）相加，然后與反饋的實際速度值相減，得到速度偏差（ Speed error）送到 pr81中保存。該速度偏差向下送到比較器 c與 pr56設(shè)置的在速窗數(shù)值比較，如果超過在速窗數(shù)值，說明速度偏差超過正常范圍，轎廂速度沒能正確跟蹤速度曲線，比較器 c翻轉(zhuǎn)，將 b73置為 0，供報警用。旋轉(zhuǎn)編碼器將其產(chǎn)生的代表距離的脈沖信號由端子 CON5送入，經(jīng) d/dt單元的微分后得到速度值，該值被存入 pr70，供顯示運行速度用，同時又作為反饋的實際速度值與給定速度值比較。 ? 圖 451b 表示了對速度偏差的 PID調(diào)節(jié)過程： pr13中設(shè)置了比例系數(shù)， pr14中設(shè)置了積分時間常數(shù)， pr15中設(shè)置了微分時間常數(shù)，輸入的速度偏差通過它們進行速度環(huán)的 PID運算，輸出轉(zhuǎn)矩指令，該指令受 pr47中設(shè)置的轉(zhuǎn)矩上升速率的限制（使轉(zhuǎn)矩指令按設(shè)定的斜率上升），再經(jīng)過 pr0 pr07對電動狀態(tài)、制動狀態(tài)最大轉(zhuǎn)矩的限定，送到矢量控制的逆變器，逆變器根據(jù)電動機的各有關(guān)參數(shù)（ pr41的額定電流、 pr42的額定勵磁電流、 pr43的額定頻率、 pr44的額定轉(zhuǎn)差率和 pr45的脈寬調(diào)制頻率）及轉(zhuǎn)矩指令進行矢量控制的運算，并按運算的結(jié)果控制逆變頻率、電壓、電流，使電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩指令所要求的轉(zhuǎn)矩，進而保證轎廂按預(yù)定的速度曲線運行。 ? 圖 452 變頻調(diào)速電梯速度、加速度實測曲線 ? 圖 453變頻調(diào)速電梯主電路各回路電流的檢測曲線 a) 速度曲線 b) 變頻器輸入電流曲線 c) 變頻器直流回路的電流曲線 d) 變頻器輸出電流曲線 第六節(jié) 永磁同步電梯閉環(huán)控制系統(tǒng) ? 永磁同步電機具有體積小、慣性低、效率和功率因數(shù)高等顯著特點。用其構(gòu)成的電梯控制系統(tǒng)具有的優(yōu)點是：諧波噪音較小，電梯系統(tǒng)舒適感更好；與同容量的異步電機、直流電機相比，可以在低速下產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩；由于永磁同步電機轉(zhuǎn)子沒有損耗，所以效率更高。因此永磁同步電機的無齒輪傳動系統(tǒng)成為目前電梯電力拖動系統(tǒng)發(fā)展的方向。 一、永磁同步電梯閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成 ? 電梯的電氣控制系統(tǒng)可分為通信、信號控制與拖動控制兩大部分。其中電梯的拖動控制部分如圖 454所示，它由永磁同步電動機、編碼器、電流控制器、逆變器組成。永磁同步電機拖動系統(tǒng)采用矢量控制原理，實現(xiàn)了電流和速度的雙閉環(huán)控制，較好的實現(xiàn)了同步電機的低速控制，有良好的抗擾性能，滿足了無齒輪電梯電氣拖動系統(tǒng)的要求。電梯控制系統(tǒng)對位置反饋信號要求很高，特別是同步電機低速運行時，位置信號的誤差對系統(tǒng)性能有很大的影響。本系統(tǒng)采用進口高精度編碼器作為位置傳感器。 ? 圖 454 永磁同步電梯閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 ? 二、系統(tǒng)控制原理 ? 本系統(tǒng)采用矢量控制原理，將電機模型建立在與轉(zhuǎn)子磁鏈同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上，分別對速度、轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)閉環(huán)控制。雙閉環(huán)系統(tǒng)中外環(huán)為速度環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。轉(zhuǎn)矩控制在電流環(huán)上實現(xiàn)，采用最大轉(zhuǎn)矩 ()控制方法。 ? 矢量控制原理 ? 矢量控制的基本思想是將交流電機電流矢量分解成兩個互相垂直、彼此獨立的產(chǎn)生磁通的勵磁電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量，使得交流電機的轉(zhuǎn)矩控制和直流電動機相似。矢量控制的關(guān)鍵在于對電流矢量的幅值和相位的控制，目的是通過控制定子電流來控制轉(zhuǎn)矩。 ? 永磁同步電動機在 dq坐標(biāo)系下電磁轉(zhuǎn)矩為： ? （ 412） ? 式中： 定子繞組 dq軸電流； ? dq軸磁鏈； ? 轉(zhuǎn)子永磁磁鏈； ? dq軸電感； ? 電磁轉(zhuǎn)矩； ? 極對數(shù)； ? 永磁同步電動機轉(zhuǎn)子磁鏈恒定不變，一般采用轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方法，轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制原理是將 dq軸坐標(biāo)系放在同步旋轉(zhuǎn)磁場上，把靜止坐標(biāo)系中各交流分量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的直流量，d軸與轉(zhuǎn)子磁場方向重合，轉(zhuǎn)子磁通 q軸分量為零。從電磁轉(zhuǎn)矩方程（ 412）可以看出，當(dāng)永磁體的勵磁磁鏈和直、交軸電感確定后，電動機的轉(zhuǎn)矩便取決于定子電流的空間矢量，也就是說控制和即可控制電動機的轉(zhuǎn)矩。在矢量控制中，為電機的轉(zhuǎn)矩電流，與直流電機類似，轉(zhuǎn)矩電流和轉(zhuǎn)矩大小成正比；稱為電機的勵磁電流，可以根據(jù)實際的控制要求設(shè)定。 ? 在永磁同步電梯控制系統(tǒng)中，永磁同步電動機采用轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制，為了使得永磁同步電動機輸出最大的電磁轉(zhuǎn)矩，采用的控制策略，矢量控制系統(tǒng)框圖如圖 455所示。 ? 的控制策略：令，由式（ 412）可得永磁同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩為： ? （ 413） ? 則電磁轉(zhuǎn)矩完全取決于的大小，實現(xiàn)了與直流電機相媲美的控制。 ? 圖 455 永磁同步電梯矢量控制系統(tǒng)框圖 ? 電流環(huán) ? 圖 455中控制回路的內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，應(yīng)用 dq變換將采樣到的電流值從三相靜止坐標(biāo)系分解到與轉(zhuǎn)子磁鏈同步旋轉(zhuǎn)的兩相直角坐標(biāo)系的 d、 q軸，實際上得到了轉(zhuǎn)矩電流采樣分量和勵磁電流采樣分量。采用最大轉(zhuǎn)矩控制方式時，勵磁電流給定分量為零，使轉(zhuǎn)矩電流分量達到最大。轉(zhuǎn)矩電流給定分量由外環(huán)速度環(huán)計算給出。電流環(huán)中給定電流分量與實際電流分量的差值經(jīng)過 PI調(diào)節(jié)器以后得到輸出的 d、 q軸電壓分量和，即得到了輸出的電壓空間矢量。 ? 速度環(huán) ? 圖 455中外環(huán)為速度環(huán)，通過速度環(huán)計算轉(zhuǎn)矩電流給定分量，為轉(zhuǎn)速指令（ rad/s）和轉(zhuǎn)速反饋（實際轉(zhuǎn)速）（ rad/s）的差值經(jīng)過 PI調(diào)節(jié)器計算出的結(jié)果?？刂七^程中，轉(zhuǎn)矩的擾動通過速度的變化傳遞給電流環(huán)進行補償。 SVPWM空間矢量輸出：電流環(huán)計算得到的電壓空間矢量和應(yīng)用空間矢量法進行矢量分解后，以 SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）方式輸出三相電壓信號，經(jīng)過逆變器逆變后，得到了永磁同步電機所需的三相控制電壓。 ? 幾個變換 ?