电梯驱动和控制原理精选文档.ppt

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1、电梯驱动和控制原理本讲稿第一页，共七十页电梯的驱动模型本讲稿第二页，共七十页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。本讲稿第三页，共七十页一、电气主开关1、每台电梯都需配一个独立的主开关；本讲稿第四页，共七十页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

2、、电梯井道照明；f、报警装置。本讲稿第五页，共七十页电抗器电抗器的作用：滤波、限流本讲稿第六页，共七十页电力整流器整流器的作用：将交流变成直流本讲稿第七页，共七十页再生能量释放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。本讲稿第八页，共七十页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）motorgrid本讲稿第九页，共七十页c、利用超级电容，在电动

3、机发电时存储能量，电动 机出力时释放能量。本讲稿第十页，共七十页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SVPWMCANCAN本讲稿第十一页，共七十页电力逆变器件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。本讲稿第十二页，共七十页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。本讲稿第十三页，共七十页电流采样装置霍尔传感器：应用霍尔效应检测电流的器 件。本讲稿第十四页，共七十页毫欧电阻+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

4、高，漂移小缺点：流过的电流较小，小于100A本讲稿第十五页，共七十页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。本讲稿第十六页，共七十页位置传感器1、光电编码器 将转速转化成脉冲频率的装置。本讲稿第十七页，共七十页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。本讲稿第十八页，共七十页 电机控制原理本讲稿第十九页，共七十页坐标变换静止坐标系a-b-c轴到 轴的转换本讲稿第二十页，共七十页静止坐标系 到同步旋转坐标系 的转换其逆变换为：本讲稿第二十一页，共七十页同步旋转坐标下永磁电机的数学模型：各个变量的意义：本讲稿第二十二页，共七十页电机控制中的电流环

5、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：本讲稿第二十三页，共七十页变频器整流及其逆变器的结构motorPG控制板SVPWM本讲稿第二十四页，共七十页速度环：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：本讲稿第二十五页，共七十页 电梯控制原理本讲稿第二十六页，共七十页电梯控制的目标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。本讲稿第二十七页，共七十页 电梯控制的一些重要内容本讲稿第二十八页，共七十页一、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

6、磁铁反馈信号电磁铁大力弹簧闸瓦本讲稿第二十九页，共七十页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。本讲稿第三十页，共七十页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本讲稿第三十一页，共七十页二、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

7、（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%。本讲稿第三十二页，共七十页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、对接运行本讲稿第三十三页，共七十页三、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。本讲稿第三十四页，共七十页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

8、运行方向改变 时，必须防止轿厢再运行。本讲稿第三十五页，共七十页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。本讲稿第三十六页，共七十页四、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；本讲稿第三十七页，共七十页3、电机

9、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本讲稿第三十八页，共七十页五、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。本讲稿第三十九页，共七十页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。本讲稿第四十页，共七十页3、电梯出现超时运行后，控制系统将强行停 止电梯运

10、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。本讲稿第四十一页，共七十页六、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。本讲稿第四十二页，共七十页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

11、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。本讲稿第四十三页，共七十页七、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；本讲稿第四十四页，共七十页 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。本讲稿第四十五页，共七十页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

12、，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。本讲稿第四十六页，共七十页八、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。本讲稿第四十七页，共七十页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

13、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。本讲稿第四十八页，共七十页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。本讲稿第四十九页，共七十页九、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

14、线本讲稿第五十页，共七十页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。本讲稿第五十一页，共七十页c、平层速度不大于0.8m/s。d、再平层速度不大于0.3m/s。本讲稿第五十二页，共七十页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。本

15、讲稿第五十三页，共七十页 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。本讲稿第五十四页，共七十页 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

16、禁止电梯的再运行。本讲稿第五十五页，共七十页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；本讲稿第五十六页，共七十页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

17、：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。本讲稿第五十七页，共七十页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；本讲稿第五十

18、八页，共七十页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。本讲稿第五十九页，共七十页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。本讲稿第六十页，共七十页6、载量

19、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；本讲稿第六十一页，共七十页十、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 -上极限开关本讲

20、稿第六十二页，共七十页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 -轿顶下行本讲稿第六十三页，共七十页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本讲稿第六十四页，共七十页4、来自机房的信号 -轿厢载

21、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、下运行信号本讲稿第六十五页，共七十页输出信号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 -轿厢照明控制信号本讲稿第六十六页，共七十页-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

22、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 -关门指令输出本讲稿第六十七页，共七十页十一、电梯电气图 参考PDF格式文件 电梯控制系统电气原理图本讲稿第六十八页，共七十页1.机房电源线的线径线径怎样选择？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 本讲稿第六十九页，共七十页本讲稿第七十页，共七十页