电梯的机械结构和自动化控制机械毕业设计.docx

青岛理工大学
毕 业 设 计（论 文）

题目：电梯的机械结构和自动化控制

学生姓名： 杨振达
学生学号： 201283134
院系名称： 机电工程系
专业班级： 机械设计与制造125班
指导教师： 王龙

2015年 6月 3日
毕业设计(论文)任务书
专业 班级 姓名 下发日期
题目

专题

主
要
内
容
及
要
求

主
要
技
术
参
数

进
度
及
完
成
日
期

系主任签字
日期
教研室主任签字
日期
指导教师签字
日期

指 导 教 师 评 语

指导教师:
年 月 日

青岛理工大学毕业设计（论文）评阅意见表
设计（论文）题目

评价项目
评价标准（A级）
满分
评 分
A
B
C
D
E
文献资料利用能力
能独立地利用多种方式查阅中外文献；能正确翻译外文资料；能正确有效地利用各种规范、设计手册等。
10
10
9
8
7
≤6

综合运用能力
研究方案设计合理；设计方法科学；技术线路先进可行；理论分析和计算正确；动手能力强；能独立完成设计（论文）；能综合运用所学知识发现和解决实际问题；研究结果客观真实。
20
19－20
17－18
15－16
13－14
≤12

设计（论文）质量
设计（论文）结构严谨；逻辑性强；语言文字表准确流畅；格式、图、表规范；有一定的学术水平或实际价值
40
37-40
32-36
28-31
25-27
≤24

创新能力
有较强的创新意识；所做工作有较大突破；设计（论文）有独到见解
15
15
13-14
11-12
10
≤9

工作量
工作量饱满；圆满完成了任务书所规定的各项任务。
15
15
13-14
11-12
10
≤9

总分

是否同意将该设计（论文）提交答辩：是（ ） 否（ )
具体评阅及修改意见：

评阅人：
年 月 日
注：1.请按照A级标准，评出设计（论文）各项目的具体得分，并填写在相应项目的评分栏中；

2.计算出总分。若总分<60分，“设计（论文）质量”<24分，建议不能提交论文评阅乃至答辩。
该设计（论文）须限期修改合格后重新申请答辩。
3.评阅意见栏不够可另附页。

答 辩 委 员 会 评 语

评
定
成
绩
周 记
说明书
(或论文)
图 纸
答 辩
总 评
答辩委员会主席签字
日 期
（5%）
（65%）
（30%）
百分制
等级制

摘 要

随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。电梯是现代高层建筑的垂直交通工具，其设计要求稳定性、安全性极高。随着人们生活水平的不断提高,对电梯的要求的也相应提高，电梯得到了快速发展，通过合理的选择和人性化的设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果,并提升了电梯的安全系数与安装质量，使电梯达到了更美观、更安全、更实用的层次。

关键词：电梯，电梯结构，硬件控制，微机控制

Abstract

With the rapid development of economy, microelectronics technology, computer technology and automatic control technology has been developing rapidly, ac frequency conversion speed regulation technology has entered a new era, and its application is more and more widely. The elevator is the modern high-rise building of vertical transport, the design requirements for stability, security is extremely high. As people living standard unceasing enhancement, also increase the requirement of the elevator, the elevator has been rapid development, through the reasonable choice and humanized design, improve the level of the elevator control, and improve the intimacy of the elevator running, make the elevator has reached the ideal control effect, and improve the quality of safety factor and the installation of the elevator, the elevator reached a more beautiful, more secure, more practical level.

Keywords: The elevator, the elevator structure, hardware control, microcomputer control

目 录

前 言 1
第一章 电梯的综述 2
1.1电梯的定义与简介 2
1.2电梯的性能指标及控制要求 3
1.2.1电梯的主要性能指标 3
1.2.2电梯的控制要求 4
1.3原始参数 5
第二章 硬件控制 6
2.1主拖动系统结构的设计 6
2.1.1电梯结构组成的主要部件 6
2.1.2电梯的安全保护装置 8
2.2电梯拖动 8
2.2.1电梯参数的计算 8
2.2.2变频器的工作原理 11
2.2.3 电机与变频器配置及容量的选择 13
2.3电梯门控制系统 15
2.3.1 开关门过程 15
2.3.2门的拖动系统 16
第3章 控制系统软件控制回路 17
3.1 控制系统比较 17
3.1.1继电器—接触器控制系统 17
3.1.2半导体逻辑控制系统 17
3.1.3微机控制系统 18
3.2电梯控制回路设计用到的软件 18
3.2.1Verilog HDL的一般概念 18
3.2.2Verilog HDL的特点 18
3.2.3控制系统 19
3.3控制模块的设计 20
3.3.1主控模块的设计 20
3.3.2信号消除控制实现 22
3.3.3判断响应 23
第4章 经济效益分析 25
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28

青岛理工大学毕业设计（论文）

前 言
电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。是集机电一体的复杂系统，它涉及电子技术、机械工程、电力电子技术、微机技术、电力拖动系统和土建工程等多个科学领域。目前电梯的生产情况和使用数量已成为一个国家现代化程度的标志之一。随着现代化城市的高速发展，每天都有大量人流及物流需要输送。为节约用地和适应经贸事业的发展，一幢幢高楼拔地而起，这些高层建筑的垂直运输是一个突出问题，与人们的工作和生活紧密相关。
其不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上， 电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是：乘电梯比走楼梯安全5倍。掘资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。
目前，我国国产电梯大部分为继电器及PLC控制方式，继电器控制系统性能不稳定、故障率高，大大降低了电梯的舒适性、可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员的生活和工作带来了很多不便，因而传统的电梯控制系统的更新势在必行,PLC（可编程控制器）在电梯控制中得到了广泛的应用。本次设计尝试用初级Verilog HDL实现电梯的微机控制，进行多层次的逻辑设计，进行仿真验证、时序分析等以保证设计的正确。
本书主要是根据普通居民住宅楼电梯的控制回路并按居民楼的特点来设计。本书共分四章，第一章电梯的综述，第二章电梯的硬件控制，第三章控制系统软件控制设计，第四章经济指标计算。
第 28 页

第一章 电梯的综述
1.1电梯的定义与简介
1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。
电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。其服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

1—控制柜(屏)2一拽引机
3—拽引钢丝绳4—限速器
5—限速器钢绳6—限速器张紧装置7—轿厢8—安全钳
9—轿厢门安全触板10—导轨
11—对重12—厅门13—缓冲器

1.2电梯的性能指标及控制要求
1.2.1电梯的主要性能指标
1. 安全性
(1)保护功能。用于限载、限速、限流以及行车与开关门互锁。限速保护主要由安全钳和限速器组成，轿厢的安全钳、限速器动作速度应不低于轿厢额定速度的115%。
(2)应设置厅门、轿门电气联锁装置。
(3)轿厢超越上、下限工作位置时，切断控制电路的装置。
(4)电梯因中途停电或电气系统故障不能正常运行时，应有轿厢慢速移动措施。
2. 可靠性
电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。
3. 停站的准确性
停站准确性又称平层准确度，平层精度。GB/T10058-1997《电梯技术条件》对轿厢的平层准确度规定如下：
电梯类型
额定速度（m/s）
平层准确度（m/s）
交流双速电梯
0.25或0.5
≤±15
0.75或1.0
≤±30
交直流快速电梯
1.5—2.0
≤±15
交直流高速电梯
≥2.0
≤±5
电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。
4. 振动、噪声及电磁干扰
现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。
5. 舒适感和快速感
当电梯在减速下降或加速上升时，人体内脏的质量会向下压在骨盘上，身体有超重感；当电梯加速下降或减速上升时，支撑内脏的腹部肌肉就会失掉一部分重量，又产生失重感，因而会给乘客造成了身体的不适，甚头晕目眩。实验证明，乘客感觉与电梯速度无关，而与加速度和减速度有关，所以考虑生理系数ρ=da/dt的影响，电梯行业一般ρ<1.3米/秒3，又要使电梯运行中尽可能减少起动，制动过程中的加减速所用时间。才能使电梯的运行速度（主要是起动和制动过程的速度）符合人体的要求。
1.2.2电梯的控制要求
每层电梯入口设有上下请求开关，电梯内设有乘客到达层次的停靠站请求开关。
（1） 设有电梯所在位置指示装置及电梯运行模式（上升或下降）指示装置。
（2） 电梯每秒开（降）一层楼。
（3） 电梯到达有停靠站的请求的楼层后，经过一秒电梯门打开，开门指示灯亮，开门四秒后，电梯门关闭（开门指示灯灭），电梯继续运行，直到执行完组后一个请求信号后停靠在当前层。
（4） 能记忆电梯所有的内外的请求信号，并按照电梯的运行规则次序响应，每个请求信号保留至执行后消除。
（5） 电梯的运行规则：当电梯处于上升模式的时候，只响应比电梯所在位置高的上楼请求信号，有上而下逐个执行，直到最后一个上楼请求执行完毕，如果高层有下楼请求，则直接到有下楼请求的最高楼接客，然后便进入下降模式。当电梯处于下降模式时，则与上升到模式相反。
（6） 电梯初始状态为层，处在开门状态，开门指示灯亮。
（7） 具备符合上述功能的多层电梯控制器。
根据以上控制要求大体设计选择出符合要求的电梯各系统零部件及控制系统。
1.3原始参数
1.电梯的原始参数
楼高（每层）H：3米
载重量Mv: 1000千克
轿厢质量Mjx: 1000千克
对 重M：1500千克
额定梯速 VN: 1米/秒
随行电缆质量：1100千克
钢丝绳质量：300千克
2.电机的原始参数
型号：蒂森克虏伯PMS280永磁同步无齿轮曳引机
相数：3相
绝缘等级：F级
额定功率：9.3KW
额定频率：26.5HZ
额定电压：360V
额定电流：21.2A
转速：159转/分
额定转矩：560N.m
3.主板要求
依据蒂森主板设计：TCM系统控制柜MC2板，变频器TMI2板，外呼MS2板，轿厢MF3板（如超过8层添加MF4扩展）。

第二章 硬件控制
本文主要介绍微机控制系统的设计。所设计的电梯为8层，由轿厢、曳引机构、开门机构、控制系统等组成。其系统整体硬件框图如图2-1所示，由MS2板接到外呼选层命令后，反馈到MC2主板，TMI2主板接收到MC2主板给出的信号后，控制变频器输出使曳引电机以给定的速度和转向运转。MC2主板根据现场信号的状态决定发给TMI2速度信号，以及MF3位置信号，决定开门、关门、松闸等，并给出相应显示。

2.1主拖动系统结构的设计
2.1.1电梯结构组成的主要部件
(一)曳引机房内的主要部件

1.曳引机 曳引机是电梯的驱动装置。曳引机包括：
1）驱动电动机 设计使用永磁同步无齿轮曳引机
2）制动器 在电梯上通常采用双瓦块常闭式电磁制动器。电梯停止或电源断电情况下制动抱闸，以保证电梯不致移动。
3）减速箱 大多数电梯厂选用蜗轮蜗杆减速箱，也有行星齿轮、斜齿轮减速箱。无齿轮电梯不需减速箱。
4）曳引轮 曳引机上的绳轮称为曳引轮。两端借助曳引钢丝绳分别悬挂轿厢和对重，并依靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间的静摩擦力来实现电梯轿厢的升降。
5）导向轮或复绕轮 导向轮又称抗绳轮。电梯轿厢尺寸一般都比较大，轿厢悬挂中心间的距离往往大于设计上所允许的曳引轮直径。因此对一般电梯而言，通常要设置导向轮，以保证两股向下的曳引钢丝绳之间的距离等于或接近轿厢悬挂中心和对重悬挂中心间的距离。对复绕的无齿轮电梯而言，改变复绕轮的位置同样可以达到上述目的。
2.限速器 当轿厢运行速度达到限定值时，能发出电信号并产生机械动作的安全装置。
3.控制柜 各种电子元器件和电器元件安装在一个防护用的柜形结构内，按预定程序控制轿厢运行的电控设备。
4.电源开关、照明开关 用于机房，轿厢以及井道的照明
5.选层器、极限开关、机械楼层指示器、发电机组等部件 要根据电梯规格种类、需要而设置。

(二)轿厢上的主要部件

1.操作箱 装在轿厢内靠近轿厢门附近。用指令开关、按钮或手柄等，操作轿厢运行的电器装置。
2.轿内指层灯 设置于轿厢内，客梯一般装在轿门上方，货梯一般装在轿厢侧壁，用以显示电梯运行位置和运行方向的装置。
3.自动门机 装于轿厢顶的前部，以小型的交流、直流、变频电动机为动力的自动开关轿门和厅门的装置。
4.安全触板（光电装置） 设置在层门轿门之间，在层门、轿门关闭过程中，当有乘客或障碍物触及时，门立刻停止并返回开启的安全装置。载货电梯一般不设此装置。
5.轿门 设置在轿厢入口的门。
6.称重装置 能检测轿厢内负载变化状态，并发出信号的装置，适用于乘客或货物电梯等。
7.安全钳 由于限速器作用而引起动作，迫使轿厢或对重装置掣停在导轨上，同时切断控制回路的安全装置。
8.导靴 设置在轿厢架和对重装置上，使轿厢和对重装置沿着导轨运行的装置。
9.其它部件 轿顶安全窗、光电保护、超载装置、邻梯指示等部件，要视电梯规格、型号、种类及客户要求而设置。

(三)电梯层门口的主要部件

1.层门 设置在层站入口的封闭门。
2.层门门锁 设置在层门内侧，门关闭后，将门锁紧，同时接通控制回路，轿厢可运行的机电联锁安全装置。
3.楼层指示灯 设置在层站层门上方或一侧，用以显示轿厢运行层站位置和方向的装置。
4.层门方向指示灯（限于某些电梯需要） 设置在层站层门上方或一侧，用以显示轿厢欲运行方向并装有到站音响机构的装置。
5.呼梯盒 设置在层站门侧，当乘客按下需要的召唤按钮时，在轿厢内即可显示或登记，令电梯运行停靠在召唤层站的装置。
2.1.2电梯的安全保护装置
1.电磁制动器
装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。
2.强迫减速开关
其分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。
3.限位开关
当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。
4.行程极限保护开关
当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。
5.急停按钮
装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。
6.厅门开关
每个厅门都装有门锁开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。
7.关门安全开关
常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。
8.超载开关
当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。
9.其它的开关
安全窗开关，钢带轮的断带开关等。
2.2电梯拖动
2.2.1电梯参数的计算
一、电梯拖动系统设计方案的比较

变频调速系统具有转速开环恒压频比（V/F=C）的控制方式，又具有转速闭环的转差频率控制方式。因此电梯拖动部分具有两种变频控制方式。
方案一：采用开环控制
采用开环控制具优点是结构简单，成本低，容易实现，普通的变频器就具有这种功能，具缺点是当负载发生变化时，电梯的梯速将不能完全按照设计曲线运行，这时电梯的运行十分不利，从电梯的平稳性和舒适性将大大下降。采用开环控制还有一个缺点，平层的精确度不高，当电梯制动停车时，轿厢将走过一段距离，而这段距离又因电梯的负载情况、运行方向等原因而差距很大，这样就会造成平层精度差，因此采用开环控制的变频调速系统不适合电梯的拖动系统。
方案二：采用闭环控制
档次高的变频器本身具有速度检测器，能实现闭环控制。闭环控制能实现零速平层停车，平层精确度高。闭环控制系统能使电梯速度按预定曲线运行，提高系统的稳定性和乘坐的舒适性。因而本设计采用此方案。我们选用蒂森公司生产的CPIK-32M1变频器。它具有以下四种技术特性：
（1）可直接控制永磁同步电动机的电流，使电动机保持较高的输出转矩。
（2）CPIK-32M1适用于各种应用场合，在低速下实现平稳起动并且极其精确的运行。
（3）它的自动调整功能可使各种电动机达到高性能的控制。
（4）CPIK-32将控制、矢量控制、闭环控制、闭环矢量控制的四种控制方式融为一体，其中闭环矢量控制是最适合电梯控制要求的。

二、电梯速度曲线的设计

图2-1 电梯速度曲线控制

电梯速度曲线的起始点、终了点和转弯处是圆滑过渡的，这也是由人的生理特点所决定的。人体不但对加速度敏感，对加速率的变化率也很敏感。加速度的变化率在电梯技术中称之为生理系数。国家规定标准，加速度最大值不得大于；平均速度应不小于～；生理系数的数值应尽量限制在内。电梯运行时，需要选择恰当的加速度和加速度变化率的数值，使其既能满足乘坐合适感的要求，又能使电梯的运行时间尽可能缩短，从而提高运行效率，这样，电梯在启动时，应该是逐渐加速的过程，并要逐渐地过度到稳定运行阶段。因此，电梯的理想运行曲线通常是抛物线—直线形曲线，如图2-4所示，该曲线在启动阶段（AB间）分成AE、EF、FB三段，其中AE段是一个抛物线，其方程可写作：
= （2—1）
EF段是与AE段相切的直线，其方程式为：
=+-=+ （2—2）
式中为——AE段在E点的末速度，即E点的速度；——是AE段在E点的加速度，也是EF段的加速度。
FB段与EA段对称，EF段的中点是它们的对称点。由（2—1）式可以求得AE段的加速度和生理系数：
（2—3）
（2—4）
由（2—2）式可以求得EF段的加速度和生理系数：
（2—5）
（2—6）
由于FB段与EA段对称，其有关方程不再列写。BC段为恒速运行阶段，此时速度为额定速度：

所以：
CD与BA对称，MN是它们的对称线。
从上面分析可以看出，只要适当地选取（2—1）式中的K值和抛物线AE段的时间,就可以保证电梯的最大加速度不超过标准规定的最大加速度，保证电梯的最大生理系数ρm 不超过规定的最大生理系数ρmb。
由于没有直线段的起动速度曲线适合于低速电梯的起动速度曲线，所以本设计采用没有直线段的起动曲线。
从前面的分析知道，这种速度曲线的最大加速度出现在E点及EF段，其值由（2—5）式表示，最大生理系数出现在AE段的FB段，其值由（2—4）式可得：
（2—7）
由（2—5）式和（2—7）式可得：
（2—8）
由（2—1）式求E点的速度：
（2—9）
2.2.2变频器的工作原理
一、变频调速的基本控制方式

异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为：
n1=
式中 n1——同步转速（）
f1 ——定子频率 （Hz）
np——磁极对数
而异步电动机的轴转速为：
n=n1(1-s)=
式中 ｓ——异步电动机的转差率，
改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。改变其同步转速，实现调速运行。
对异步电机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持额定不变。磁通太弱，铁心利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；磁通太强，则处于过励磁状态，使励磁电流过大，这就限制了定子电流的负载分量，为使电动机不过热，负载能力也要下降。异步电动机的气隙磁通（主磁通）是定、转子合成磁势产生的，下面说明怎样才能使气隙磁通保持恒定。
由电机理论知道，三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：
=Φm
式中——定子每相由气隙磁通感应的电动势的方均根值（）
——定子频率（）；
——定子相绕组有效匝数；
Φm——每极磁场通量（）。
由上式可见，Φm的值是由和共同决定的，对和进行适当的控制，就可以使气隙磁场通Φm保持额定不变，下面分两种情况说明：
1.基频以下的恒磁通变频调速
这是考虑从基频向下调速的情况。为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通Φm不变，这就要求降低供电频率的向下降低感应电动势，保持E1/f1=常数。这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。
但是，难于直接检测和直接控制。当和的值较高时，定子漏阻抗压降相对比较小，如忽略不计，则可以近似地保持定子相电压和频率的比值为常数，即认为=，保持=常数即可。这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。
当频率较低时，和都变小，定子阻抗压降（主要是定子电阻压降）不能忽略。这种情况下，可以适当提高电压补偿定子电阻压降的影响，使气隙磁通基本保持不变。如图2-2所示，其中1为=时的电压、频率关系，2为有电压补偿时（近似的=）的电压、频率关系。实际装置中与的函数关系并不简单的如曲线2所示。通用变频器中与之间函数关系有很多种，可以根据负载性质和运行状况加以选择。

图2-2 U/f关系
2.基频以上的弱磁变频调速
这是考虑由基频开始向上调速的情况。频率由额定值向上增大，但电压受额定电压的限制不能再升高，只能保持=不变。必然会使主磁通随着的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，属于近似的恒功率调速方式。
上述两种情况综合起来，异步电动机变频调速的基本控制原则:
1）当频率低于额定频率时,即，而保持= =
2）当频率高于额定频率时,既时,保持不变
由上面的讨论可知，异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频装置获得电压频率均可调节的供电电源,实现所谓的VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）调速控制。通用变频器可适应这种异步机变频调速的基本要求。

二、变频器的基本构成

变频器分为交—交和交—直—交两种形式。交—交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器。而交—直—交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流变换成频率、电压均可能控制的交流电，又称间接式变频器。我们的目的是研究通用变频器，所以主要研究交—直—交变频器，以下简称变频器。
变频器的基本构成如图2-3所示，由主回路（包括整流器，中间直流环节，逆变器）和控制回路组成。

图2-3 变频器的基本构成
主回路：是因为异步电动机提供调压、调频电源的电力变换部分。由四部分组成，包括变流器、平滑回路、逆变器和制动回路，其中制动回路主要用于异步电动机再生制动，当电机快速制动时，需要处理从电机向逆变器反馈的能量，由制动回路把再生功率消耗掉，以免直流电压上升。
控制回路：为主回路提供V/F协调控制指令信号的回路，由频率、电压的运算回路、主回路的电压/电流检测回路、控制信号放大的驱动电路以及逆变器和电动机的保护回路组成。有的变频器还具有速度检测回路。
根据控制回路有无电动机速度检测回路，可以组成速度的开环控制和闭环控制变频调速系统。
2.2.3 电机与变频器配置及容量的选择
参照电梯的参数：电机选择不变，依旧是蒂森PMS280永磁同步无齿轮曳引机（参数见第一章）
变频器用在电梯调速系统中，必须配PG卡及旋转编码器，以供电动机测速及反馈。旋转编码器与电动机同轴连接，对电动机进行测速。旋转编码器输出A、B两相脉冲，当A相脉冲超前B相脉冲90o时，认为电动机处于正转状态，当A相脉冲滞后B相脉冲90o时，认为电动机处于反转状态。旋转编码器根据AB脉冲的相序，可判断电动机转动方向，并可根据A、B脉冲的频率（或周期）测得电动机的转速。旋转编码器将此脉冲输出给PG卡，PG卡再将此反馈信号送给CPIK-32M1内部，以便进行运算调节。
CPIK-32M1用在电梯调速系统中，还必须配置制动电阻。当电梯减速运行时，电动机处于再生发电状态，向变频器回馈电能。直流部分电压升高，这时，同步转速下降，交-直-交变频器的制动电阻的作用就消耗回馈电能，抑制直流电压升高。
蒂森CPIK-32变频器简介
型 号
CPIK-32M1
最大可用的电动机输出 /kW
15
输出特性
变频器容量 /kW
26
额定输出电流 /A
34
最大输出电压
3相，380、400、415、440、460（正比于输入电压）
额定输出频率
通过参数设定获得，最大到400Hz
电

源
电压和频率
3相，50/60Hz, 380/400/415/440/460V
允许电压波动
+10％，-15％
允许频率波动
±5%
控

制

特

性
控制方法
正弦波PWM
起动转矩
150％/1Hz（有PG为150％/0r·min-1）
速度控制范围
1:100
(有PG为1:1000)
速度控制精度
±0.2%
(有PG为±0.02%)
速度响应
5Hz(有PG为30Hz)
转矩限值
可得到(参数设定,4级可定)
转矩精度
±5%
转矩响应
20Hz(有PG为40Hz)
频率控制范围
0.1～400Hz
频率精度
(温度范围)
数字指令:
±0.01%(-10～+400C)

续表

模拟指令: ±0.1%(250C±100C)
频率分辨力
数字指令:0.01Hz(100Hz以下)，0.1Hz(100Hz以上)
模拟指令:0.03Hz/60Hz(11位+符号位)
输出频率分辨力
0.001Hz
过载能力
150%额定输出电流，1min
频率设定信号
-10～10V,0～10V,4～20mA
加/减速时间
0.01～6000.00s(单独设定加/减速时间，4种转换)
制动力矩
约20%
保

护

功

能
电动机保护
电子型热过载继电保护
瞬时过流
约200%变频器额定输出电流时电动机停止
熔断器熔断保护
熔断器熔断使电动机停止
过载
150%额定输出电流1min后，电动机滑行停止
过电压
主电路直流电压超过820V时，电动机停止
欠电压
主电路电压降时电动机停止
散热器过热
热散电阻保护
失速保护
加/减速运转期间的失速保护
接地保护
由电子电路保护
环

境
周围温度
-10～+400C
湿度
90％RH或更小
存放温度
-20～+600C
使用场所
室内
海拔
1000米以下
2.3电梯门控制系统
2.3.1 开关门过程
现代电梯讲究工作效率，门都具有启闭迅速的特点，其开门过程的变化为：低速启动运行→加速至全速运行→减速运行→停机，惯性运行至门全开。关门变化过程：全速启动运行→第一级减速运行→第二级减速运行→停机，惯性运行至全门闭。
一般关门平均速度低于开门平均速度，这是为安全起见，防止关门时将人夹住。厅门设有安全触板，考虑到关闭中的对人体有冲击，有必要对门速实行限制。我国的《电梯制造与安全规范》中规定，当门的动能超过10J时，最快门扇的平均关闭速度要限制在0.3m/s。
2.3.2门的拖动系统
电梯自动门的拖动部分由电动机及其拖动控制线路构成。控制电机的正、反转及调节开关门的速度。
电梯门可用交流电动机或直流电动机，通常用直流电动机，因为它具有启动力矩大，调速性能好等特点，并采用他励方式。

1、 调速原理

电梯门电动机采用的是调压调速方法。电动机转速与电枢端电压有如下关系式：

式中 —电动机转速，
—电枢端电压，V
—电枢电流，A
—电机常数
由上式可见，改变电枢电压U，可使电动机转速改变，所以此设计采用电阻分压的方法来改变电枢端电压。

2、 调速过程

关门时，关门继电器GMC吸合，电阻MR与减速电阻GMR构成了分压电路，电动机DM并联GMR启动，随着门的运动，当1GM被动作使之闭合时，分压减少，速度降低，当2GM被动作并使之闭合时，分压再度减少，门以更低的速度闭合，至最后碰撞门极限开关GXK时，通过PLC使GMC释放，电动机停止。
开门时，K