永磁同步变频技术在电梯驱动系统中的应用.doc

永磁同步变频技术在电梯驱动系统中的应用 摘? 要：以GeN2永磁同步曳引机及安川676GL5-IP变频器为例介绍永磁同步变频技术在电梯驱动系统中的应用。结合永磁同步变频技术的基本原理，进行了配件选择，对系统组成进行了设计，研究并分析了相关参数的设置。 关键词：永磁同步电机? 电梯? VVVF? 驱动 Application of PMS Varied Speed Technology in Elevator Drive System Abstract:The application introduction of PMS technology in elevator drive system, according to GeN2 PMS machine and YASKAWA ?676GL5-IP varispeed.According to the PMS theory, we design the structure of system, analyzing the correlative parameters’ setup and making the parts choice. Keywords: PMS;elevator;VVVF;drive 1前言 现代生活、生产和建筑的蓬勃发展，大大推进了电梯驱动技术的发展，从而对电梯驱动系统提出了越来越高的要求。 电梯驱动系统对电梯的起动、加速、稳速运行和制动减速起着控制作用。驱动系统的性能直接影响电梯的起制动加减速度、平层精度和乘坐的舒适性等指标。传统的电梯驱动普遍采用异步电动机和减速齿轮箱相结合的曳引机，配以VVVF（变压变频）调速控制系统[1]。这种系统虽然调速性能较优，但是整个曳引机的体积庞大。减速齿轮箱的应用不但降低了驱动系统的效率，日常维护更换的润滑油也对环境产生了一定的污染。 近年来，永磁同步电机以其体积小、转矩输出响应快等优点开始应用于电梯驱动系统。永磁同步曳引机因省去了齿轮减速箱，在曳引效率得以提高的同时其能耗也相应降低；采用此系统的电梯产品更因无需加油润滑、绿色环保等亮点被广大有远见的用户所青睐。 2永磁同步电机的结构和基本原理 同步电动机是以其转速 和供电电源频率 之间保持严格的同步关系而命名的，即只要供电电源的频率 不变，同步电动机的转速就恒定为常值[2]。永磁同步电动机的定子与异步电动机一样，只是在转子表面贴有（或嵌有）永磁铁（铷铁硼），因此，转子就没有滑环和电刷了（如图1所示）。 当定子的三相绕组通入对称的三相电流后就会产生一个空间旋转磁场，旋转磁场的同步转速 为 （式中， 为定子电源频率， 为电动机极对数。）[3] 图1? 永磁同步电机结构????????????????????????????? 图2? 永磁同步电机矢量图永磁同步电动机的永磁磁场可以设计得较高，因此永磁同步电动机的功率密度可以做得较大，也就是同容量的永磁同步电动机比异步电动机小很多。此外，多极、低速、大力矩的特性非常适用于电梯驱动系统。 根据图2所示的永磁同步电机矢量图，永磁同步电机运转前必须设法检测转子的 位置 。然后希望 与d轴，即与M轴的夹角 ，这样： ，即定子电流没有励磁分量。 ，即定子电流完全为力矩分量。 ∴ 所以永磁同步电动机必须有转子位置检测器随时检测转子的位置，然后控制定子电流矢量[3]。为使变频器工作在最佳状态，还需使变频器对所驱动的电动机进行参数自学习。 3系统选型 3.1曳引机的选择 曳引机采用OTIS公司的GeN2永磁同步曳引机。GeN2曳引机采用植入式永磁同步十极电机，整个曳引机效率高达90％（采用普通异步电机的有齿轮曳引机效率只有70%左右）。曳引机采用密封轴承，没有齿轮箱，所以不需要使用润滑油。GeN2曳引机的曳引轮直径只有100毫米（普通有齿轮曳引机的曳引轮直径一般为500－650mm），驱动轮和电机轴杆为一体化设计，电磁式碟片形制动器已经集成在曳引机中；体积小，所需要的空间只有传统曳引机的10％，可以放置在井道内导轨顶部。不需要增加顶部空间，更省去了常规电梯的机房。 3.2变频器的选择 变频器选用安川公司的676GL5-IP电梯专用矢量控制变频器。除了具备通用变频器的功能外，还具有启动力矩补偿、停电时控制（蓄电池就近平层运转）、自动S字加减速运行、抱闸控制、电梯超速检测等电梯专用功能[4]。并可使用普通A、B、Z相编码器检测目前所有永磁同步电机的磁极位置。 3.3编码器的选择 永磁同步电机所使用的编码器，不仅仅要向变频驱动控制系统提供速度反馈，而且需要提供电机磁极位置检测功能。只有检测出转子的磁极位置后，才能确定变频器的通电方式、控制模式以及输出电流的频率和相位，以保证永磁同步电机的正常工作。根据安川676GL5-IP变频器的需求，选用海德