针对乘坐舒适与节能的电梯变频调速系统设计研究

针对乘坐舒适与节能的电梯变频调速系统设计研究

黄伟华

快意电梯股份有限公司 523000

摘要：由于建筑结构的不断完善，人们对电梯的舒适性与节能方面的要求也得到显著提升，因此，如何更好的提升电梯乘坐的舒适与节能效果是必须要探讨的问题。本文简要阐述电梯乘坐舒适与节能在震动与噪音、钢丝绳状态方面的影响因素以及如何通过电梯井信号控制、调整电梯速度、结合能量回馈控制系统实现电梯变频调速系统的设计，以期更好的达到提升乘坐电梯时的舒适性与节能效果的目的。

关键词：建筑电梯；变频调速系统；系统设计

引言：变频调速系统是电梯中的重要组成部分，通过对电梯动力、速度等方面的调整提升人们乘坐时的舒适性，与此同时，电梯在运行过程中也会产生能量损耗问题，所以想要将舒适与节能两方面的要求同时实现，需要对电梯变频调速系统进行充分的设计，才能够实现最终的目标。

一、电梯乘坐舒适与节能的影响因素

（一）震动与噪音

由于电梯领域的快速发展，电梯的舒适性得到较大的提升，然而不同类型的电梯虽然都能够在该方面做得比较完善，但是电梯运行中的能量消耗问题也是不能忽视的，而且当中产生的许多问题都会给电梯的舒适与节能方面带来影响。电梯是安装在电梯井当中，而且电梯属于结构化的装置，即由多个结构组装而成，随着运行时间的增加，结构件出现连接问题或者部件存在质量问题等都会让电梯在运行期间产生振动和噪音，严重影响人们乘坐的舒适性，同时结构的变化极易引起电梯负载的改变，增加能量损耗的情况也是时有发生^[1]。

（二）钢丝绳状态

钢丝绳能够为电梯的运行提供必要的支撑和驱动力，然而钢丝绳的状况也会对电梯乘坐舒适与节能产生不同程度的影响。例如钢丝绳的松紧状态出现变化时，会出现受力不均匀的情况，增加曳引轮的滑轮磨损，或者钢丝绳的质量出现问题，极易让电梯产生运行故障，甚至是安全事故等问题。

二、乘坐舒适与节能的电梯变频调速系统设计的相关对策

（一）电梯井信号控制

电梯的变频调速系统实现提升舒适性时，往往需要通过指令才能让变频器正常工作，拖动调速、逻辑控制单元等部分也都能够发挥相应的作用。拖动调速是对拖动机械的速度进行控制，然而想要提升电梯的舒适性就需要通过变频器对机械速度以及逻辑控制进行加强，其中对PLC的加强是因为其具备操作简单、可靠性好以及易于编程的特点，具体的做法是先将其作为必要的处理器，让其逻辑控制的功能得以增强。经过增强后，电梯井中变频调速系统的信号就能够得到有效的控制，也可以让变频器采取控制距离的手段实现电梯井信号的控制。只是平层中的感应信号必须得到保留，否则电梯井信号的控制就会失去作用。与此同时，对于电梯升、降以及减速时的信号也需要进行控制，即交流极限开关信号、减速信号也是需要在电梯井内控制的信号，从根本上提升变频调速系统的控制能力。

2. 调整电梯速度

电梯运行时的速度与电梯状态、负载能力以及应用场合等方面有关，主要包括检修速度、单层速度、多层速度以及上升速度等。这些电梯速度是可以通过变频器进行设置的，也就是通过硬件调整的方式让变频器能够在不同的情况下通过发送不同的频率控制电梯发电机的动力矩转值，所以，想要更好的提升电梯的舒适与节能，调整电梯速度是必要的。硬件调整能够让变频调速系统对电梯速度产生的影响更加直接，但是这种方式仍然需要与其他的手段进行结合才能够达到最佳的效果，也就是运用软、硬件结合的方式。不同的是，这两种方式结合后，不仅是软件控制成为核心部分，也让变频调速系统的运行状态成为控制的主要依据，也就是通过对变频器速度曲线的控制实现调整电梯速度的目的。只是这种方式需要视电梯运用的具体情况而定，而且要对每条速度曲线都进行控制和处理，确保电梯速度曲线的变化能够趋于平稳的状态，让电梯的舒适性得到相应提升的同时，也能够更好的达到减少能量消耗的目的。另一方面，电梯在提升与制动时也会产生相应的速度曲线，对这两方面进行控制时可以对速度曲线的参数进行调整，即调整的数值越小，电梯提升、制动时产生的速度曲线就会变得明显，如果是相反的情况，速度曲线的变化会比较小。

2. 结合能量回馈控制系统

与能量回馈控制系统的结合是便于将电梯运行中产生的机械能回收并转化成电能，从而更好的实现节能的目的。因为电梯上升时，由于速度的不断增加，机械能也会随之增大，当抵达相应的平层后，电梯的速度会呈衰减的趋势，直至完全消失，这个过程会造成许多电能的浪费，变频调速系统虽然能够通过调整电梯速度等方式达到减少电能消耗的目的，但是无法对被消耗的能源予以进一步控制^[2]。因此，能量回馈控制系统能够将电梯的电动机在运行时产生的机械能进行有效转化，并顺利的回馈到电网中，也就是直流电逆变为交流电的过程。能量回馈控制系统由逻辑控制单元PLC、直流母线电压检测单元、同步信号检测单元、IPM模块等部分组成，工作原理是当电梯处于运行状态下必然会产生机械能，但是空载或超负荷的状态下会产生额外的机械能，此时这些额外的机械能就会传输到变频器处。滤波电容上聚集这些能量后会引起泵生电压，如果电压值超过电压峰值，整流桥就会被反向阻断。若电压仍然处于继续上升的趋势且超过源逆变电路的启动电压，逆变电路就会迅速进入工作状态，直流母线上的电能会回馈到电网中。期间能量回馈控制系统与电网间的高频磁芯扼流电抗器能够吸收电网与直流母线间的电压差值，从而降低能量回馈控制系统工作时引起的电压变化问题。根据其工作原理可以看出，能量回馈控制系统能够大幅降低电梯运行时产生的能源损耗问题，是实现电梯节能不可缺少的必要手段。

结论：综上所述，舒适性与节能是电梯的核心内容，只有通过对变频调速系统进行合理、有效地设计才能够解决该方面的问题，从根本上满足人们的更多需求。然而变频调速系统的设计需要对其内部构造以及工作原理拥有充分的了解，而且还需要与其他技术进行结合，进行综合考量才能够将电梯的舒适性与节能水平予以进一步的提升。

参考文献：

[1]柴政.探讨变频调速技术在电梯舒适度改造中的应用[J].化工管理,2017(36):103.

[2]刘柯宏.基于速度控制方式的电梯变频控制策略研究[J].现代制造技术与装备,2019(07):94-95.