发布时间 : 星期三 文章自动扶梯节能运行控制系统设计更新完毕开始阅读dd59c489f5335a8103d22060
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当调低频率时，必须降低电动机定子每相绕组上由主磁通感应的电动势E1，使得
E1?常数（C） （2-3） f1即采用恒定电动势频率比的控制方式。这种方式又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速的范畴。
由于电机绕组的感应电动势是很难直接检测和测量的，当电动势较高时，可忽略定子绕组漏磁造成的漏磁阻抗压降，近似的认为U1?E1，则有U1/f1?常数(C),这种控制方式称为恒压频比的控制方式，属于近似的恒磁通调速。这种控制方式低频时，U1和E1都比较小，定子阻抗压降显著，不可忽略，这种情况下会人为的把电压U1提高一些，即增加定子压降补偿，以确保压频比为常数，如图2-1。 对于基频以上的调速，频率可以从f1N增加，但是电压U1受电源电压U1N限制，最多保持U1=U1N不变。这样的后果就是主磁通?m随着f1上升而减小，属于近
图2-1 恒压频比控制特性 图2-2 异步电动机变压变频调速控制特性
似的恒功率调速控制方式，如图2-2。
变频控制方式常见的有U/f控制方式、转差频率控制、矢量控制。下面详述三种变频控制方式之间的区别。
（1）U/f控制方式
由于转矩不足而无法克服较大的静摩擦力时，存在性能下降，稳定性变差的问题。综上，采用U/f控制方式的通用变频器的频率控制只适用于一般要求不高的场合。所以它的运用将逐渐被矢量控制所取代。
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图2-3 U/f控制方式简化原理图
转速所对应的频率，求出转差频率，再与速度设定值相加，以两个值的和作为逆变器的频率设定值，以达到转差补偿的目的。经转差补偿后定子频率的实际设定值为f1*。在这种控制方式中，需要加装速度传感器，相比于U/f控制方式，转差频率控制方式的调速精度大大提高，但是使用速度传感器求取转差频率，必须根据具体的电机机械特性来调节控制参数，因而通用性方面还存在欠缺。
2.3 本章小结
本章介绍了自动扶梯常见的节能方法和控制系统，并对这些节能方法以及相应的控制系统进行了比较。自动控制运行方法省电效果明显，但频繁启停对电网冲击较大，并且对扶梯自身的机械设备磨损很大； U/f控制方式属于开环控制，低频状态下输出电压压降明显，容易出现转矩不足的状况；转差频率控制属于闭环控制，有效的解决了定子在低压情况下出现较大压降的问题，但转差频率控制方式对硬件要求较高，系统计算复杂，并且通用性不高，所以对于自动扶梯这种调速精度要求不是很高的系统，不适用此种调速方法；矢量控制对定子电流矢量分解成励磁电流和转矩电流，分别加以控制，最大限度的改善了变频控制系统的输出特性，在低频状态下可以获得较好的转矩性能，因此在本系统中使用高性能的矢量变频调速的控制方式。
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3 扶梯控制系统元器件的选择
3.1 电动机的选择
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自动扶梯是一种长时间载人运行的设备，系统的可靠性和稳定性显得尤为重要。作为扶梯主要动力源的电动机，必须提供足够的转矩并且具有良好的机械性能，保证扶梯运行的稳定。本设计在确定电动机种类时，优先考虑选用三相笼型异步电动机，和绕线转子异步电动机相比，笼型异步电动机结构简单，运行可靠，维护方便，完全符合上述要求。绕线转子异步电动机多用在某些工程机械如桥式起重机、轿厢式电梯、锻压机等工作状态中起动、制动比较频繁的场合，为了提高生产率又会要求电动机具有较大的起动、制动转矩以缩短起动、制动时间，并且对制动的进度要求较高。对这类机械设备，可考虑选用绕线转子异步电动机。而在自动扶梯系统中对于起动性能无过高要求、并且不会出现频繁启停的情况，因此，优先考虑使用笼型异步电动机。
3.2 变频器的选择
3.2.1 变频器的简介
变频器是一种将交流工频电源（50Hz或60Hz）变换成电压、频率均可变的适合交流电动机调速的变换装置，英文简称VVVF。变频器电路是由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。其中变频器主电路由整流、中间直流环节、逆变电路构成。运算电路、检测电路、控制信号输入输出电路和驱动电路构成变频器的控制电路。整流电路为三相桥式不可控整流电路，功能是将交流电变换成直流电，输送给中间直流环节。中间直流环节对整流电路的输出进行滤波处理，并进行直流储能和缓冲无功功率。逆变电路的主要元件为绝缘栅晶体管IGBT，构成三相桥式逆变电路，将直流电再逆变成交流电，输出的是脉宽调制PWM波形的电源，提供给电动机。控制电路是对整个变换过程进行控制。如图3-2所示。
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3.2.2 变频器的选型
图3-2 变频器简要原理图
本设计中所采用的西门子MICROMASTER 440变频器，是在简单的电动机控制系统中被广泛应用的理想变频器驱动装置。MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能，客户端设置相关参数以后，它还可用于更复杂的电动机控制系统。具体型号（订货号）为6SE6440-2AD27-5CA1，经销商报价约为2700元。 （1）变频器常用的参数有输入电压、输出电压、输入频率、输出频率、输出功率、工作温度、控制方式、串行接口、保护等级等。西门子MICROMASTER 440变频器主要技术指标如表3-1所示。
表3-1 西门子MM440变频器主要参数
变频器型号 输入电压 输入频率 输出电压 输出频率范围 输出功率 过载倍数 47～63Hz 0～380V 0～650Hz 7.5kW 2倍3s，1.5倍60s 西门子MICROMASTER 440 三相（380～480）×（1±10%）V 工作温度 保护等级 控制方式 串行接口 电磁兼容性 -10～50°C IP20 V/F，FCC，SVC，VC，TVC RS232，RS485 EN55011 A级 EN55011 B级 [7]
3.2.3 变频器参数设定
西门子MICROMASTER 440变频器外形图如图3-7所示。变频器在标准供货方式时厂商都会提供状态显示板（SDP），对于大多数用户来说，使用SDP和厂商出厂时的缺省设定值，就可以使变频器成功的投入运行。但如果工厂的缺省设定值不适合具体设备的情况，或者有扩展功能需求的，就必须使用基本操作板BOP或者高级操作板AOP来进行参数的设定。本设计中，为了使自动扶梯节能运行控制系统稳定的运行，就必须对MICROMASTER 440变频器的参数进行设定。参数设定