LS变频器在螺杆电梯上的应用

1.引言

随着国内房产的开发，现在越来越多低层的楼房或者高档别墅之类的住宅或者是一些公共设施，本身高度不是很高的地方也要安装电梯。这类电梯主要针对年龄偏大或者伤残人士开发，方便他们的使用。针对这种情况，杭州×××××电梯制造公司开发了新型的螺杆电梯。

2.系统构成
杭州×××××电梯制造公司新开发的螺杆电梯的电气部分选用了omron的PLC和我们公司SV022IC5-1的变频器来实现控制和传动。

3.动作原理
这次该知名电梯制造公司新开发的电梯和传统的电梯有一定的区别，它不是通过钢缆起吊电梯，而是通过电机带动平台，在螺杆上的往返运动来实现电梯平台的上升和下降。因为螺杆是刚性的物体，它不像纲缆一样能吸收一定的冲击，所以它对启动和停止时候，要求输出更加平滑。本身在电梯的每个楼层之间都有限位开关，来检测电梯的平台是否到达。当我们坐上电梯，并按住相应的想要到达的楼层开关，这时，启动信号给外部的PLC，通过2sec的延时，外部的机械抱闸打开，电梯开始上升或者下降，本身变频器的加速和减速时间分别为2sec和1.2sec，这是为了考虑到乘坐该电梯的人群主要是针对老年人和残疾人的，所以启动和停止的时间不能太短。在中间的运行过程中，变频器以50Hz运行，在要到达相应楼层的时候，通过限位开关的检测，变频器先切换到低速运行，然后停止，最后再通过外部的机械部分报闸。
以下是电梯的照片：
这是电梯底层的照片，它旁边的是PLC的控制板和电器开关。


这是实验的塔台，这个塔台一共有三层，电梯的平台就是在这里面上下移动的。我们的变频器是和电梯的平台一起上下移动的。



4.LS产电IC5变频器的简介


IC5系列的变频器是我们LS产电开发的一款功能强大的小型经济型的交流驱动器，目前它在国内销售的只有单相220V电压，0.4—2.2kw。

4.1 主要功能特点：
1.V/F控制和无传感器矢量控制
2. 0.5Hz, 150% 转矩
3. 小巧紧凑的尺寸
4. 内置PID功能

5.PNP/NPN 可选择
6.方便的参数操作
7.操纵杆型的编辑键
8.内置电位计
9.方便的参数操作
10.电机参数自整定
IC5系列的变频器还具有完善的保护功能，可以在发生故障的时候保护变频器和电机，像过载报警，接地故障，堵转保护，过热，过压，欠压等功能。它还能最多记录五次故障记录，方便客户或者维修查找故障内容，找出解决办法。在我们IC5的变频器中，控制方式有V/F控制和无传感器矢量控制两种方式选择。其中，在一般用途上，使用V/F控制方式；在对低频的力矩或者要求更高的时候，我们可以选择无传感器矢量控制方式，但是，在使用这种控制方式的时候，我们首先要进行参数自整定，因为，我们的变频器产品里的电机参数，是以我们LG电机为标准来设置的，所以，在使用这个功能的时候，我们推荐先进行参数自整定，这样变频器可以把电机的定子阻抗Rs和漏电感L读取到参数里，使得变频器的输出特性更好。

5.现场状况和变频器参数设置
5.1 前期调试的时候，因为该电梯制造公司的电梯的螺杆存在一定的问题，在低频的时候，电梯平台的抖动比较严重，后经客户改善后，电梯的运行效果有了明显的改善。因为电梯的螺杆之间存在一定的空隙，齿轮相互之间的咬合不是非常的吻合，这样就导致变频器在低频运行的时候，由于输出的力矩不是很大，电梯的平台就会存在一定的震动的情况。
5.2 为了改善这个情况，第一：可以把加速时间缩短，使得变频器输出尽快达到50Hz，这样可以在短时间内达到一个比较大的输出力矩，使得电梯平台不会抖动。但是，这样做的话，就使得乘客乘坐的时候，在电梯启动的时候，感觉比较硬，不是很平滑的感觉。客户对这种做法不太满意；第二种方法是：我们根据客户在低频就需要比较大的力矩和输出比较平滑的要求，修改了一些参数，具体修改如下：
DRV参数组：
1.在面板设定50.00Hz的频率。
2.ACC：加速时间为：2.00 sec
3.DEC:减速时间为：1.2 sec
FU1参数组：
F2：加速模式：1
F4：停止方式：0 （默认）
F21：最大频率：50.00
F22：基本频率：50.00
F27：转矩补偿选择：1
F30：V/F方式：0 (默认)
FU2参数组
H30：电机功率：2.2kw (默认)
H31：电机级数：4 (默认)
H32：额定滑差率：3Hz
H33：电机额定电流：9A（根据电机铭牌设置）
H40：控制方式选择：1 (滑差补偿控制)
I/O参数组
I22：多功能输入端子P3定义：5

MAK 参数组
MAK-25: 0(默认参数为1),这个参数相当于堵转保护功能，检测电流的参数。

5.3 在我们的变频器里，在FU1参数组中，有一个转矩补偿选择功能，出厂默认值为手动补偿，补偿值为2.0。这个参数主要用来修改变频器在低频的时候的输出力矩的大小，在有些场合，客户在低频输出的时候，需要大一点的输出力矩，我们可以适当提高这个参数的值，使得机器可以正常启动。但是，提高这个参数的值的话，相应的变频器的输出电流会变大，所以，我们修改这个参数的时候要注意变频器的输出电流，不要使电流值过大，以免变频器输出“OC”，也就是过电流的故障。这个参数要根据现场的实际情况来定，在可以满足输出要求的情况下，这个值越小越好，这样对电机和变频器更好。在这次的调试中，我们选择了自动转矩补偿(F27：转矩补偿选择：1)和用户曲线为线形(F30：V/F方式：0)，在这种情况下，我们变频器在低频的时候输出的力矩是最大的。
5.4 在参数FU1-2(F2：加速模式)这个参数中，我们选择1，这样变频器的加速曲线是一个曲线的状态：


我们参考了以上几种曲线方式，在选择S曲线的时候，输出效果最好。这样变频器在启动和达到50Hz的时候，输出更加平滑，使得乘客在乘坐电梯的时候感觉更加舒适。
5.5 在控制方式中(H40：控制方式选择：(滑差补偿控制))中，我们选择1，是考虑到，在电梯运行的过程中，可能存在负载情况突然变化的时候，我们选择滑差补偿，这样可以最大限度的使得在运行过程中负载突变，导致变频器的输出频率变化的情况得到控制。
5.6 电机方面的参数我们要根据实际的电机铭牌上的参数来设置。
5.7以下是我们根据以上参数修改以后，用客户的测试仪器测试的实际运行效果图：


在上面的图上，我们可以看到在电梯下行的时候，在运行的过程中存在频率变化的情况，后来我们了解到，本身电梯的螺杆齿轮之间，为了润滑，加了润滑油在上面，在它测试的电梯的2—3层之间，运行的比较少，齿轮之间的阻力比较大。在我们变频器的工厂参数中，有一个参数MAK-25，这个参数是一个相当于堵转保护功能的参数(在我们的变频器中有堵转保护功能这个参数，这主要是为了防止变频器在运行的时候，防止变频器输出过电流。如果选择这个参数动作的话，在变频器的输出电流达到它的报警上限的时候，变频器会保持当前的输出频率运行，这是在加速或者减速的时候；或者是降低当前的运行频率，在变频器稳速运行的时候。当电流下来正常以后，变频器再正常运行。不过这个参数在有些场合不能使用，像加工机械，磨床等对加工精度有要求的场合可能就不好用，因为频率变化的话，会影响它的加工精度的。) 。针对以上的情况，我们把这个参数修改为0 (不检测)，因为我们用示波器检查了实际的输出电流在6A左右。


6.结论
经过现场实际调试后，我们的IC5变频器以10Hz的频率运行的时候，启动和停止，还有运行的状态都很平滑，运行比较稳定，客户比较满意我们产品的输出效果。


作者：LS产电技术中心技术工程师 罗昕