LS变频器在螺杆电梯上的应用

目前越来越多低层的楼房，高档别墅或公共设施等开始安装电梯，新型螺杆电梯运行平滑稳定。 杭州某电梯制造公司新开发的螺杆的电气部分选用了Omron的PLC和LS产电SV022IC5-1的变频器来实现控制和传动。 工作原理 该螺杆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，而是通过电动机带动平台，利用螺杆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，它不像钢缆一样能吸收一定的冲击，所以它要求起动和停止时的输出更加平滑。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。当坐上电梯，并按住相应的楼层按钮，起动信号就会给外部的PLC，通过2s的延时，外部的机械抱闸打开，电梯开始上升或者下降。考虑到乘坐该电梯的人群主要是针对老年人和残疾人的，所以起动和停止的时间不能太短。变频器的加速和减速时间分别为2s和1.2s，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抱闸。 图1为试验的塔台，塔台一共有3层，变频器是和电梯的平台一起上下移动的。 图1 电梯试验塔台 LS产电IC5变频器 IC5系列的变频器是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。 1．主要功能特点 V/F控制和无传感器矢量控制；0.5Hz，150％转矩；小巧紧凑的尺寸；内置PID功能；PNP/PN可选择；方便的参数操作；操纵杆型的编辑键；内置电位计：方便的参数操作；电动机参数自整定。 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动机，像过载报警，接地故障，堵转保护，过热，过压，欠压等功能。它还能最多保存5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时，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，首先要进行参数自整定，因为该变频器产品里的电动机参数，是以LG电动机为标准来设置的，所以在使用这个功能的时候，推荐先进行参数自整定，这样变频器可以把电动机的定子阻抗R_s和漏电感L读取到参数里，使得变频器的输出特性更好。 现场状况和变频器参数设置 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，齿轮相互之间的啮合不是非常好，这样就导致变频器在低频运行的时候，由于输出的转矩不是很大，电梯的平台就会存在一定的振动。 为了改善这个情况，第一，可以加速时间缩短，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转矩，使得电梯平台不会抖动。但是这样做的结果是乘客在电梯起动的时候，感觉不是很平滑；第二种方法是根据客户在低频就需要比较大的转矩和输出比较平滑的要求，修改了一些参数。 2）在该类变频器里，在FUL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。这个参数主要用修改变频器在低频时候的输出转矩的大小，在有些场合，客户在低频输出的时候，需要大一点的输出转矩，这时可以适当提高这个参数的值，使得机器可以正常起动。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”（过电流故障）。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，这样对电动机和变频器都好。在这次的调试中，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（P30：V/F方式：0），在这种情况下，变频器在低频的时候输出的转矩是最大的。 3）在FUl-2（F2：加速模式）这个参数中，选择1，这样变频器的加速曲线是一个曲线的状态，如图2所示。 这个参数本身还有其他两种输出曲线：一种是直线方式（输出频率和电压成正比关系），图形如图3所示：另一种是U曲线方式，图形如图4所示。 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。 4）在控制方式中（H40：控制方式选择：（滑差补偿控制）），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；选择滑差补偿可以最大限度地使得在运行过程中因负载突变导致变频器输出频率变化的情况得到控制。 5）要根据实际的电动机铭牌上的参数来设置电动机方面的参数。 6）以下是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。 （a）LG变频器 上行（见图5）。 （b）LG变频器 下行（见图6）。 如果参数设置不当的话，就可能会出现图7这种情况。 可以看到电梯下行的时候，在运行的过程中存在频率变化的情况，后来了解到，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，运行得比较少，齿轮之间的阻力比较大。在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（在此类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）。针对以上情况，因为用示波器检查了实际的输出电流在6A左右，把这个参数修改为0（不检测）。 经过现场实际调试后，IC5变频器以10Hz的频率运行时，启动或停止，还有运行的状态都很平滑，运行比较稳定。