电梯驱动和控制原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电梯的驱动,电梯的驱动模型,电梯驱动系统的主要部件,1,、主开关，具有过载断路能力的空气开关。,2,、输入端电抗器；,3,、电力整流器件；,4,、再生能量释放通路，包括散热电阻、能量回馈,装置，能量收集和释放装置；,5,、驱动控制微机板；,6,、电力逆变器件；,6,、电流采样装置；,7,、电动机；,8,、位置传感器。,一、电气主开关,1,、每台电梯都需配一个独立的主开关；,2,、主开关具备切断电梯正常使用情况下最大,电流的能力。,3,、主开关不切断如下电路：,a,、轿厢照明和通风；,b,、轿顶电源插座；,c,、机房、滑轮间的照明,d,、机房、滑轮间和底坑电源插座；,e,、电梯井道照明；,f,、报警装置。,电抗器,电抗器的作用：滤波、限流,电力整流器,整流器的作用：将交流变成直流,再生能量释放,1,、电动机在发电状态时，发出的电能存放在,驱动系统滤波电容中，会引起电容两端电,压的急剧上升，若不释放这些电能，电压,的持续上升会损坏控制系统的电子器件以,及电力电子器件，甚至引起人身伤亡事,故，电压上升到一定值时必须采取措施进,行释放。,2,、再生能量的处理方式,a,、电阻发热损耗掉；,b,、回馈到电网；,要点：相位同步（需要处理器,+PLL,实现）,motor,grid,c,、利用超级电容，在电动机发电时存储能量，电动,机出力时释放能量。,驱动控制微机板,微机控制板的基本框架,轿厢控制,CPU,电机控制,CPU,通讯控制,CPU,双口,RAM,双口,RAM,输入,信号,输出,信号,模拟,信号,SVPWM,CAN,CAN,电力逆变器件,IPM:,智能功率模块,特点：集成了驱动电路和保护电路，外部支持电路简单。,IGBT:,绝缘门双极晶体管,特点：容量大，单纯的变换原件，不含辅助,电路，外部支持电路相对复杂。,电流采样装置,霍尔传感器：应用霍尔效应检测电流的器,件。,毫欧电阻,+,隔离放大器采样：,利用欧姆定律进行的采样。,特点：成本低，精度高，漂移小,缺点：流过的电流较小，小于,100A,电动机,电动机是一个电磁强耦合，系统模型复杂、,阶高的能量转换器。,位置传感器,1,、光电编码器,将转速转化成脉冲频率的装置。,2,、绝对位置编码器,特点：有绝对位置信号，解析度高，同时,解析成本也高。,电机控制原理,坐标变换,静止坐标系,a-,b-c,轴到 轴的转换,静止坐标系 到同步旋转坐标系 的转换,其逆变换为：,同步旋转坐标下永磁电机的数学模型：,各个变量的意义：,电机控制中的电流环的任务就是解算电机的,电压方程。电机控制的计算框图如下：,变频器整流及其逆变器的结构,motor,PG,控制板,SVPWM,速度环：处理速度给定和反馈的运算环节。,从转矩与系统转速的关系可知，要调节转速，其,根本是调节电机的转矩输出：,电梯控制原理,电梯控制的目标,1,、可靠实现国标,GB7588,规定的各项功能；,2,、实现具有自己特色的附加功能。,电梯控制的一些重要内容,一、,制动系统,1,、制动系统的电气控制器电路必须能可靠工作；,制动系统,机械系统,电气系统,控,制,器,驱,动,器,电,源,电,磁,铁,反,馈,信,号,电,磁,铁,大,力,弹,簧,闸,瓦,2,、电梯停止时，其中一个接触器的触点未打,开，最迟到下一次运行方向改变时，应防,止电梯再运行；电梯的每次启动和停止必,须检测给制动器供电的接触器的触点可靠,动作；,3,、电梯的电动机发电时，应防止电动机向制,动系统馈电；,4,、打开制动系统的电源时，制动系统要无延,迟的有效制动。,5,、对于向上移动装有额定载重量的轿厢所需,的操作力大于,400N,，需设置一个紧急电,动运行的电气装置。,紧急电动运行,蓄电池,操作开关,二、,轿厢运行速度,1,、电源为额定频率，电动机施加额定电压,时，电梯轿厢在半载，向下运行到行程中,段（除去加速和减速段）的速度，不得大,于额定速度的,105%,，也不得小于额定速,度的,92%,。,2,、以下模式下的速度值不得大于额定速度的,105%,：,a,、平层运行,b,、再平层运行,c,、检修运行,d,、紧急电动运行,e,、对接运行,三、停止状态的检查,1,、必须用两个独立的接触器切断电源，接触,器的触点应串联在电源电路中。电梯停止,时，如果其中一个接触器的主触点未打,开，最迟到下一次运行方向改变时，必须,防止轿厢再运行。,2,、电动机的电流控制：,用两个独立的接触器切断电动机的电流；,电梯停止时，如果其中一个接触器的主触,点未打开，最迟到下 一次运行方向改变,时，必须防止轿厢再运行。,3,、电机供电和控制电路的构成：,切断各相电流的接触器,至少在每次改变运行方向之前应该释放接 触器线圈。如果接触器未,释放，应防止轿厢的再运行。,用来阻断静态元件中电流流动的控制装置,微处理器、关断信号。,用来检验电梯每次停车时电流流动阻断情,况的监控装置,微处理器、电流传感器、,ADC,在正常停车期间，如果静态元件未能有效阻断电,流的流动，监控装置应使接触器释放并防止电梯,再次运行。,四、,减速的监控,1,、在井道的两端设立强制减速开关；,2,、轿厢速度控制器检测到减速开关后无条,件减速；,3,、电机控制器检测到减速开关信号后，强,制给出速度上限，自动减速到较低的速,度值；,控制系统的给定曲线,驱动系统的上限曲线,五、电动机运转时间限制器,1,、电梯要设有电动机运转时间限制器，在下,述情况下使电梯停止转动并保持停住状,态：,a,、当启动电梯时，曳引机不动；,b,、轿厢或对重向下运动时由于故障而,停住，导致曳引绳在曳引轮上打滑。,2,、电动机运转时间限制器应不大于下列两个,时间值的较小值时起作用：,a,、,45S,b,、电梯运行全程的时间再加上,10S,。若运,行全程时间小于,10S,，则最小值为,20S,。,3,、电梯出现超时运行后，控制系统将强行停,止电梯运行，恢复正常运行只能通过手动,复位。恢复断开的电源后，曳引机无需保,持在停止位置。,4,、电动机运转时间限制器不应影响到轿厢检,修运行和紧急电动运行。,六、电梯电气系统的保护,1,、直接与主电源连接的电动机应进行短路保,护。,2,、直接与主电源连接的电动机应采用自动断,路器进行过载保护、该保护应切断电动机,的所有供电。,3,、如果电动机具有多个不同电路供电绕组，,则,1,、,2,中的规定适用于每一绕组。,4,、如果电动机是由电动机驱动的直流发电机,供电时，则该电梯电动机也应设过载保,护。,5,、如果一个装有温度监控装置的电气设备的,温度超过了其设计温度，电梯不应该继续,运行，此轿厢停站后，以便使乘客离开轿,厢。电梯应在充分冷却后才能自动恢复正,常运行。,七、故障分析,1,、可能出现的故障：,a,、无电压；,b,、电压降低；,c,、导线（体）中断；,d,、对地或对金属构件的绝缘损坏；,e,、电气元件的短路或断路以及参数或功能的改,变，如电阻器、电容器、晶体管、灯等；,f,、接触器或继电器的可动衔铁不吸合或,吸合不完全；,g,、接触器或继电器的可动衔铁不释放；,h,、触点不断开；,i,、触点不闭合；,j,、错相。,2,、第,1,项中所列出的任何单一电梯电气设备故障，,其本身不应成为导致电梯危险故障的原因。,3,、如果电路接地或接触金属部件而造成接地，该电,路中的电气安全装置应确保实现如下任务：,a,、使电梯主动主机立即停止运转；或,b,、在第一次正常停止运转后，防止电梯主机,再次启动。,恢复电梯运行只能通过手动复位。,八、安全回路,1,、安全回路应能满足有关出现故障时的要求。,2,、如果第一故障与随后的第二故障组合导致危险,情况，那么最迟应在第一故障元件参与的下一,个操作程序中使电梯停止。,只要第一故障仍存在，电梯的所有进一步操作,都是不能进行的。,3,、如果两个故障组合不会导致危险情况，而,它们与第三故障组合就会导致危险情况,时，那么在前两个故障元件中任何一个参,与的下一个操作程序中使电梯停止。,4,、如果存在三个以上故障同时发生的可能性，则安,全电路应设计成有多个通道和一个用来检查各通,道的相同状态的监控电路。,如果检测到状态不同，则电梯应被停止。,对于两通道的情况，最迟应在重新启动电梯之,前检查监控电路的功能。如果发生故障，电梯,是不能的重新启动的。,7,、含有电子元件的安全电路是安全部件，需,要按照安全部件的标准进行试验。,九、电梯的控制,1,、正常运行控制,电梯的正常控制是指电梯响应用户外召指令、轿厢指令而运行的最常用控制动作序列。包括启动、加加速、匀加速、加速圆角、匀速、减速圆角、匀减速、减减速、停止，这,8,个过程。运行曲线如下图示：,电梯速度曲线,加速度曲线,2,、门开着情况下的平层和再平层控制,a,、一般情况下电梯在平层完毕后才进行,开门，有些客户为了提高运行效率，,要求电梯运行到门区后就进行开门，,在运行中开门。,b,、由于轿厢时悬挂在钢丝绳上，当电梯,的行程较长时，钢丝绳的伸缩是一个,不可忽视的因素，此时需要有一个再,平层的动作来消除这种因素带来的潜,在危险。,c,、平层速度不大于,0.8m/s,。,d,、再平层速度不大于,0.3m/s,。,3,、检修运行控制,为了便于检修和维护，在控制屏、轿顶装一个易于操作的检修控制装置，该装置由一个能满足电气安全装置要求的检修运行开关操作。,开关应是双稳态的。,a,、进入检修状态后，要取消下列的功能操作：,正常运行控制，包括任何自动门的操作；,紧急电动运行；,对接操作运行。,只有再一次操作检修开关，才能使电梯重新恢复正常,运行。,b,、,电梯运行应依靠持续揿压按钮，此按钮应有防 止误操作,的保护，并应清楚的标明运行方向；,c,、,控制装置也应包括一个符合规定的停止装置；,通常的做法是配一个停止开关，停止开关动作后，安全回路被切,断，电梯无法再运行。,d,、,轿厢速度不应大于,0.63m/s,；,e,、,不应超过轿厢的正常运行范围；,检修运行时，上限位开关、下限位开关动作时要停止,电梯的运行,f,、,电梯的运行应仍依靠安全装置。,安全回路断开后要禁止电梯的再运行。,4,、紧急电动运行控制,对于人力操作提升装有额定载重量的轿厢，所需力大,400N,的电梯主机，其机房内应设置一个符合安全电气装,置的紧急电动运行开关。,电梯主机由正常的电源供电或备用电源供电。备用电,源一般用蓄电池或,UPS,来实现。,紧急电动运行时需满足如下条件：,a,、允许从机房内操作紧急电动运行开关，由持续揿,压具有防止误操作保护的按钮控制轿厢运行。运,行方向应清楚的标明；,b,、紧急电动运行开关操作后，除由该开关控制的以外，要,防止轿厢的一切运行。检修运行一旦实施，则紧急电动,运行应失效；,c,、紧急电动运行开关动作后要使下列电气装置失效：,安全钳上的电气安全装置；,限速器上的电气安全装置；,极限开关；,缓冲器上的电气安全装置。,d,、紧急电动运行开关及其操纵按钮要设置在使用时易于直,接观察电梯主机运行的地方；,e,、轿厢速度不能大于,0.63m/s,。,5,、对接操作运行控制,根据,GB75882003,中规定，满足下列条件时，允许轿,厢门打开时运行，以便装卸货物：,a,、轿厢只能在相应平层位置以上不大于,1.65m,的区域,内运行；,b,、轿厢运行要受一个符合要求的定方向的电气安全装,置限制，只能向上运行；,c,、运行速度不应大于,0.3m/s,；,d,、层门和轿门只能从对接侧被打开；,e,、从对接操作的控制位置应能清楚地看到运行的区,域；,f,、只有在用钥匙操作的安全触点动作后，才可进行对接操作。,此钥匙只有处在切断对接操作的位置时才能拔出，钥匙应只,配给专门负责人员，同时应供给他使用钥匙防止危险的说明书。,g,、钥匙操作的安全触点动作后：,应使正常运行控制失效；,仅允许用持续揿压按钮使轿厢运行，运行方向应清楚标明；,钥匙开关本身或通过另一个符合电气安全装置要求的电气开关可,使下列装置失效：,-,相应层门门锁的电气安全装置；,-,验证相应层门关闭状况的电气安全装置；,-,验证对接操作入口处轿门关闭状况的电气安全装置。,h,、检修运行一旦实施，则对接操作应失效；,i,、轿厢内应设置一停止装置。,6,、载量控制,1,）、在轿厢超载时，电梯上的一个装置应防止电梯正,常启动及再平层。,2,）、超载是指超过额定载荷的,10%,，并至少为,75kg,。,3,）、在超载情况下：,a,、轿内应有音响和（或）发光信号通知使用人员；,b,、动力驱动门应保持在完全打开位置；,c,、手动门应保持在未锁状态；,十、电梯的控制信号,输入信号,1,、来自井道内的信号,-,底坑急停开关,-,轿厢缓冲器开关,-,对重缓冲器开关,-,张紧轮开关,-,下极限开关,-,下限位开关,-,下单层强迫减速开关,-,下双层强迫减速开关,-,下多层强迫减速开关,-,厅门锁开关,-,上单层强迫减速开关,-,上双层强迫减速开关,-,上多层强迫减速开关,-,上限位开关,-,上极限开关,2,、来自于轿厢的信号,-,轿厢载量模拟信号,-,上平层感应器信号,-,轿厢轻载开关,-,下平层感应器信号,-,轿厢轻载开关,-,再平层感应器信号,-,轿厢超载开关,-,门区感应器信号,-,安全窗开关,-,急停信号,-,安全钳开关,-,轿门门锁信号,-,独立开关,-,延时关门信号,-,直驶开关,-,轿厢上行（换向）开关,-,轿厢下行（换向）开关,-,运行停止开关,-,消防员开关,-,轿厢内用户输入的目的层指令,-,轿顶检修信号,-,轿顶上行,-,轿顶下行,3,、来自外召板的信号,-,迫降信号,-,锁梯信号,-,厅外上召唤输入信号,-,厅外下召唤输入信号,4,、来自机房的信号,-,轿厢载量信号,-,电梯主机电源接触器反馈信号,-,电梯主机制动器电源接触器反馈信号,-,安全回路信号,-,安全回路反馈信号,-,母线电压信号,-A,相电流信号,-B,相电流信号,-,编码器信号,-,检修信号,-,检修上、下运行信号,输出信号,1,、外召板输出信号,-,按钮点灯信号,-,楼层指示信号,-,电梯停止预报站信号（份上、下指示）,-,满载指示信号,-,检修指示信号,2,、输出到轿厢的信号,-,轿内指令的点灯信号,-,超载输出信号,-,消防输出信号,-,轿厢照明控制信号,-,轿厢风扇控制信号,-,轿厢楼层显示信号,-,上行到站钟信号,-,下行到站钟信号,-,语音报站信号,3,、输出到控制屏设备的信号,-,主接触器输出,-,闸接触器输出,-,安全回路接触器输出,-,再平层指令输出,-,开门指令输出,-,关门指令输出,十一、电梯电气图,参考,PDF,格式文件,电梯控制系统电气原理图,1.,机房电源线的,线径,怎样选择？,2.,电梯变频器功率怎样选择？,3.,电梯平层开关在电梯控制系统中的作用？光电开关中,NO,，,NC,的区别及选择？,4.,变频器载波频率是个什么物理量，它对曳引机噪声的影响，及对变频器自身的影响。,5.,电机转速,n=60f/P,，,f,应该是变频器输出的频率。那么要是磁铁块安装精度不高，会不会引起电机以,f,的频率或其他恒定的某一频率抖动，进而成为电梯系统振动的一个激扰。,6.,希望附带讲一下：平层开关、旋转编码器的的结构和原理,7.PG,卡的分类和不同,PG,卡的用法,8.,曳引机的旋转编码器的选择与控制系统的关系,9.,同时请附带讲一下曳引机的自学习与电梯的调试,10.,方便的话透露一下我司在一体机研发中的进展和关键技术突破,.,11.,还有请讲一下数字量与模拟量的区别,模拟量的原理及优点,