探讨变频器在施工升降机应用

探讨变频器在施工升降机应用

刘立新

佛山市南海传承机械设备租赁有限公司528200

摘要：本文介绍了变频器在施工升降机拖动系统中的应用，利用变频器驱动交流异步电动机或永磁同步电动机，通过改变变频器的参数，速度曲线、加减速度时间等参数来调整施工升降机运行的舒适感，满足施工升降机的起制动要求，使施工升降机高效、安全、节能的运行。

关键词：施工升降机；变频器；应用

引言

随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对施工升降机的安全性、可靠性的要求越来越高。现在主流的施工升降机设计大致可分为绳索式施工升降机和液压式施工升降机两大类别。无论是哪一类施工升降机，基本上都是采用变频器进行调速控制的，并且为了满足系统控制质量及运行效率的要求，均采用PLC与变频器结合的最佳控制方法。同时，变频调速还使用了先进的SPWM技术，具有优异的调速性能和起制动性能，可以达到高效和节能的效果，因此得到广泛的应用。

1施工升降机的控制功能分析

1.1施工升降机的结构

升降机主要由升降机轿厢、门系统、重量平衡系统、曳引机、导向系统、井道及导轨、电力拖动系统、电气控制系统等八个部分组成。其各部分通过控制部分调度协同工作，保证升降机的稳定运行。

1.2施工升降机控制系统功能介绍

PLC升降机控制系统主要有司机、无司机和消防三种工作方式。由专门人员控制升降机运行是有司机方式；由施工人员根据自己需要控制升降机是无司机方式；建筑发生火灾时，升降机不再响应其他外召唤信号，升降机的一切控制操作只由消防员控制是消防方式。

1.3施工升降机控制系统的工作流程

当升降机检测到有轿外召唤或轿内呼叫信号，立即将召唤信号楼层与当前层进行比较选向。为了舒适度考虑，升降机都会通过变频器来进行调速，轿厢运行起初先低速运行保证运行平稳，然后再中速高速运行。当检测到目标层减速点信号时，立即减速，由中速到低速使轿厢平稳的停在平层位置。此时需要延时几秒再开门，开门延时几秒后再关门保证施工人员和货物进入轿厢，之后将施工人员和货物带到召唤楼层即可，此过程中运行实时显示轿厢当前层的位置，这样就完成了一个完整的呼叫响应的过程。另外控制系统还要实现消防功能。

2变频调速施工升降机电路原理

2.1变频器的工作原理

把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器，主要是利用变频器中电力半导体器件的通断作用来实现这一目的。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理单元等组成。

2.2整流与回馈电路

整流回馈电路能够将交流电网的电能变换为直流（整流），并在需要的时候进行逆变运行回馈能量。变频器在驱动某些负载时，可能会出现需要将能量从负载中抽出的状况，能量回馈就是设法将上述机械能量转化为电能回送电网，从而节能。在能量回馈过程中，电动机相当于处在发电状态，原来的逆变装置现在则处于整流状态，而原来的整流装置却被控制处于逆变状态，从而完成将电动机的机械动能回馈电网。因为主电路所用器件是IGBT或IPM模块，根据系统运行状态，既可作为整流器使用，又可作为有源逆变器使用。

2.3变频调速的控制方式

为满足施工升降机的控制要求，变频调速系统通过与电动机同轴连接的旋转编码器，来完成对速度的检测及反馈，实现了闭环控制。控制系统主要由计算机或PLC组成，主要用于发出电气系统所需的各项指令，包括运行速度、电流以及位置控制等，同时产生PWM控制信号，并具有自诊断功能。PLC用于完成系统的逻辑控制，负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起、停等信号。同时，变频器也通过电流互感器、电位器等检测元件，检测变频输出电流、直流回路电压、电网同步信号等参数，并反馈给PLC，形成双向联络关系。

3变频器的选用原则

由于变频的过载能力没有电机过载能力强，一旦电机过载，首先烧毁变频器，因此变频器的选用型号应根据使用要求谨慎考虑。最基本的原则是变频器的额定输出功率和电流选择必须等于或大于被驱动电机的额定功率和电流。除此之外，还应考虑使用环境、电网电压等。环境温度应保持较低，除设置完善的通风冷却系统来保证变频器正常运行外，在选用上增大一个容量等级，以免变频器过热。

4变频器的参数设置

变频器参数设置前，首先检查主回路及控制回路接线有没有错误，避免造成变频器损坏，检查变频器输出线UVW与电机的UVW一一对应，确认无误后开始变频器的参数设置。首先将变频器初始化，再根据所选用的变频器参数设定表依次设定参数，主要有额定电压、额定电流、基本频率、加速时间、减速时间等。设置电机的基本参数：最高转速、基本转速、极数、额定电压及额定电流，电机的参数可根据电机铭牌设置进变频器，也可以通过变频器自学习功能直接学习进变频器，在自学习时电机必须为空载状态。

5施工升降机变频器软件的功能需求

施工升降机变频器软件系统采用递阶层次结构，即某一层只能被其上层调用，而每一层中的大模块组是平行的，同一层模块之间无耦合关系，从而实现软件功能的并行扩展。设计软件模块的基本准则是模块间尽可能无耦合关系。施工升降机变频器软件是实时多任务软件，基于DSP的硬件中断机制，通过中断优先级别的判断实现实时多任务调度与管理。这种方法的好处是能精确确定每个任务的执行时间，这对任务实时性必须精确到微秒级的电机控制软件是绝对必要的。

6升降机变频调速系统调试

6.1变频调速系统的调试

变频调速系统的调试可分为三步，在确保电路及控制电路接线正确的前提下：①通过变频器上的面板操作设置电机的参数；②在辨识电机完后，设置输出频率，控制模式，加减速时间，继电器RO1输出方式等；③在参数设置完成后，进行空载调试、额定负载调试以及125%额定负载调试。同时要注意下滑的情况，一旦发生可适当调高抱闸频率，其频率一般在0.15耀2Hz内。

6.2升降机的安全调试

安全是施工升降机最重要的标准，在系统调试时必须按照国际标准来进行安全测试。在空载调试时，可测试升降机上下限位、吊笼各门等限位开关是否按设计标准动作；在125%额定负载调试后，将超载保护器调整为110%，进行超载测试。防坠测试，按照国家安全标准施工升降机上必须安装有防坠安全器，工地上使用中的升降机都必须每季度进行一次坠落试验，坠落试验可通过提高变频器输出频率，使电机驱动吊笼在模拟坠落的速度下，检察防坠安全器是否动作。

7结束语

随着建筑业的蓬勃发展，施工升降机在建筑行业的应用愈来愈广泛。根据实践证明，PLC与变频器在施工升降机节能控制系统中的应用，通过合理的设备选型、参数设置和系统调试，有效的提高了施工升降机运行的可靠性和舒适感，并节约了电能。

参考文献：

[1]施工升降机节能变频调速控制技术[J].田海兰，刘一扬，闫少华.电子设计工程.2016（06）

[2]施工升降机变频控制改造方案[J].李善钦，梁镇杰，刘海峰.建筑机械化.2015（05）

[3]施工升降机变频调速控制系统的实现[J].王青龙.变频器世界.2014（04）

[4]施工升降机的事故隐患及安全使用管理[J].刘大勇，孙彭，魏金涛.建筑机械化.2015（06）