西藏西門子模塊代理商西藏西門子模塊代理商

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1、 電機(jī)參數(shù)及配重的選擇

電梯曳引機(jī)選用江蘇西德電梯有限公司生產(chǎn)的無齒輪永磁同步電梯曳引機(jī)。
        主要電機(jī)參數(shù)：曳引輪直徑 400mm          額定電流  25.7A
                      額定速度   1.5m/s         額定功率  11.5Kw
                      額定負(fù)載   1150Kg         額定扭矩  765N
                      額定電壓   380V           懸掛方式  2/1
                      額定頻率   24Hz           工作制  S5  40%
注： S5工作制 包括電制動的斷續(xù)周期工作制：按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段起動時間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時間、一段快速電制動時間和一段斷能停轉(zhuǎn)時間。
電梯配重的計算，配重是一種平衡體，其質(zhì)量應(yīng)選擇大約跟電梯廂(包括平均塔載的乘客)的質(zhì)量相等。當(dāng)起動電動機(jī)時，它只需要供給提升多搭載的乘客上升或少搭載的乘客下降的動力。其余的重力由配重來平衡。按照國家標(biāo)，出現(xiàn)電梯里面坐滿40%-50%額定載荷的人的概率大，這樣經(jīng)濟(jì)的情況下應(yīng)該是對重的重量等于轎廂的重量加上它額定載荷40%-50%的重量好。減去轎廂重量的有效配重占額定載荷的比例也叫電梯的平衡系數(shù)。本樣機(jī)中的動平衡系數(shù)約為45%，且懸掛方式為2/1，則：
正常運(yùn)行時的大扭矩M按照超載10%來計算，
 M = (1.1-ψ) × QD1g/2r
               = (1.1-0.45) × 1150 × 0.4 × 9.8/4
               = 732N
式中，曳引比 r="2," Q為轎廂載重量，D1為曳引輪直徑，D1=400mm， ψ為平衡系數(shù)，
ψ=0.45。

2、 電力拖動系統(tǒng)方案

曳引機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的要求：
1、驅(qū)動永磁同步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量控制。
2、西德電梯永磁同步電機(jī)的編碼器為海德漢 ERN 1387，增量式編碼器 SIN/COS (1 Vpp) 。
3、要求變頻器帶Encoder Simulation TTL差分 5V 輸出信號，此信號輸出到電梯控制主板監(jiān)控電梯實(shí)際速度。
4、為保證電梯乘坐舒適性，速度環(huán)比例積分根據(jù)實(shí)際速度切換。
5、變頻器脈寬調(diào)制頻率需要8KHz,達(dá)到降低電機(jī)運(yùn)行噪音的目的。

基于西門子S120可以提供以下兩個方案，

方案1：S120 CU320-2DP+CUA31+PM340+TM41+SMC20

方案2：S120 CU310-2DP+SMC20+PM340+編碼器信號轉(zhuǎn)換器

方案1中，西門子提供了整個電力拖動系統(tǒng)，S120為了實(shí)現(xiàn)變頻器TTL模擬信號的輸出，選擇了TM41選件，且需要選配CU320-2DP做為變頻器的控制單元。相對于方案1，方案2的優(yōu)點(diǎn)是曳引機(jī)驅(qū)動變頻器結(jié)構(gòu)簡單，在實(shí)現(xiàn)拖動功能的同時，大大節(jié)省了曳引同步電機(jī)驅(qū)動的成本。選用了可靠的第三方編碼器轉(zhuǎn)換器，變頻器只負(fù)責(zé)驅(qū)動永磁同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量速度控制，TTL差分5V信號通過編碼器信號轉(zhuǎn)換器直接輸出到電梯控制主板，調(diào)試簡單。

3、電力拖動系統(tǒng)選型

因?yàn)樵陔娞萏嵘到y(tǒng)中，用于電梯的永磁無齒同步曳引機(jī)根據(jù)電梯行業(yè)經(jīng)驗(yàn)直接提供負(fù)載重量和運(yùn)行線速度。關(guān)于變頻器，需要對應(yīng)同步電機(jī)功率的選擇重載功率，客戶通過計算提供了變頻器功率和制動電阻功率。但是為了達(dá)到降低電機(jī)運(yùn)行噪音的目，變頻器的脈寬調(diào)制頻率需要增加到8KHz，因此需要考慮實(shí)際變頻器因脈寬調(diào)制頻率增大而造成的輸出電流降容。當(dāng)變頻器的脈寬調(diào)制頻率需要增加到8KHz時，變頻器允許的持續(xù)輸出電流降容到額定的70%。

PM340模塊型功率模塊的降額特性曲線

客戶主要選擇第三方制動電阻，在S120功率單元PM340有對制動電阻阻值的要求，即客戶選擇的制動單元阻值不能小于PM340功率單元允許的小阻值要求，如果選擇的制動單元阻值小于功率單元允許的阻值，會導(dǎo)致PM340內(nèi)置的制動單元損壞。

4、第三方永磁同步電機(jī)的調(diào)試及優(yōu)化

磁極位置識別：

S120驅(qū)動永磁同步電機(jī)需要進(jìn)行磁極位置識別功能來確定同步電機(jī)的電氣磁極位置，在磁場定向控制中需要該位置。所以對于帶未校準(zhǔn)編碼器的電機(jī)，只需要進(jìn)行一次性磁極位置識別，相比較客戶原先使用施耐德ATV71L, 因?yàn)锳TV71L不能接入編碼器C, D信號，每次變頻器上電*次運(yùn)行會自動執(zhí)行磁極位置識別，從而引起電梯產(chǎn)生較大的震動，降低了電梯的舒適性，而本樣機(jī)中S120驅(qū)動沈陽藍(lán)光永磁同步電機(jī)，編碼器為海德漢ERN1387， 帶有C，D 信號，所以只需在電梯調(diào)試時執(zhí)行一次磁極位置識別，之后運(yùn)行不會出現(xiàn)ATV71L的情況，保證了電梯運(yùn)行的舒適性。
磁極位置識別主要步驟：
1.通過 p1980 選擇一個識別方法
2.設(shè)置 p1990 = 1，啟動一次性磁極位置識別
實(shí)際的磁極位置識別過程，電機(jī)至少旋轉(zhuǎn)360゜
實(shí)際磁極位置識別方法應(yīng)滿足以下補(bǔ)充條件：
轉(zhuǎn)速設(shè)定值 = 0 或靜止?fàn)顟B(tài)
電機(jī)能夠自由旋轉(zhuǎn)，垂直負(fù)載脫開

抱閘設(shè)置：

電機(jī)抱閘參數(shù)設(shè)置

P1215=3: 電機(jī)抱閘同順序控制，通過 BICO 連接。P1216 電機(jī)抱閘打開時間，抱閘通電后（打開抱閘），轉(zhuǎn)速/ 速度設(shè)定值在該時間內(nèi)保持為零，之后使能轉(zhuǎn)速/ 速度設(shè)定值。P1217 電機(jī)抱閘閉合時間, 在執(zhí)行 OFF1 或 OFF3、給抱閘斷電（閉合抱閘）后，驅(qū)動在該時間仍處于閉環(huán)控制中，轉(zhuǎn)速/速度設(shè)定值為零，在該時間屆滿后刪除脈沖。如果設(shè)置的閉合時間比實(shí)際閉合時間短，則可能會使負(fù)載滑落；而如果閉合時間設(shè)得太大，控制閉環(huán)會施加反作用在抱閘上，縮短抱閘使用壽命。

抱閘控制時序

轉(zhuǎn)矩限制：

轉(zhuǎn)矩限值是允許的大轉(zhuǎn)矩，針對電機(jī)電動運(yùn)行和回饋運(yùn)行設(shè)置不同的轉(zhuǎn)矩限值，且由轉(zhuǎn)矩限制，電流設(shè)置和功率限制共同決定。需要確認(rèn)設(shè)定的回饋功率是否滿足電機(jī)回饋運(yùn)行。

轉(zhuǎn)矩限制

變頻器控制信號設(shè)定：

本樣機(jī)中變頻器速度給定值通過二進(jìn)制選擇的固定頻率給定實(shí)現(xiàn)。

固定頻率給定二進(jìn)制選擇

變頻器的故障信號輸出信號連接到電梯控制主板，因?yàn)樵谙到y(tǒng)上電時，電梯的控制主板啟動時間比變頻器時間要短，當(dāng)變頻器沒有準(zhǔn)備好，電梯控制主板提前啟動變頻器，有可能會導(dǎo)致意外發(fā)生，所以需要故障信號輸出信號取反后發(fā)送到電梯控制主板。當(dāng)變頻器控制單元正常運(yùn)行后才能把故障信號取反發(fā)送出去，所以變頻器在正常運(yùn)行的情況才會發(fā)出常1信號，當(dāng)變頻器斷電或者變頻器故障時，電梯控制主板不能接收到這個常1信號，就認(rèn)為變頻器不具備啟動條件，整個電梯系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

電梯運(yùn)行舒適性設(shè)置：

為了滿足乘客乘坐電梯時舒適性的要求，需要通過擴(kuò)展斜坡函數(shù)發(fā)生器和轉(zhuǎn)速控制器適配來實(shí)現(xiàn)。
擴(kuò)展的斜波函數(shù)發(fā)生器提供電機(jī)啟動加速過程中的起始圓弧和結(jié)束圓弧，實(shí)現(xiàn)了速度的平穩(wěn)過渡，在電梯整個加減速過程中實(shí)現(xiàn)變加速度的功能，在電梯啟動瞬間和快加速到達(dá)給定速度時，減小了電梯運(yùn)行加速度，提高了電梯乘坐的舒適性,避免了電梯從靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動和電梯加速到設(shè)定速度時的沖擊。

西門子山西代理商

帶初始和結(jié)束圓弧的斜波發(fā)生器

速度控制器Kp_n/ Tn_n適配，首先電梯啟動時，因?yàn)殡娞菔谴怪陛S，需要較大的Kp_n和較小的Tn_n，當(dāng)電梯速度變大時，為了保證電梯的舒適性，需要調(diào)小電機(jī)運(yùn)行的動態(tài)響應(yīng)，讓速度環(huán)特性變軟，即調(diào)小Kp_n和增大Tn_n。速度控制器Kp_n/ Tn_n適配實(shí)現(xiàn)了根據(jù)電梯運(yùn)行速度切換速度控制器Kp_n/ Tn_n的功能。相對于基于電梯運(yùn)行速度切換速度控制器KP_n/ Tn_n，S120速度控制器KP_n/ Tn_n適配功能更加靈活，實(shí)現(xiàn)了Kp_n/ Tn_n的平滑調(diào)整。

速度控制器Kp_n/ Tn_n適配

電梯提升的優(yōu)化：

S120驅(qū)動曳引同步電機(jī)，首先采用 P1910 進(jìn)行電機(jī)數(shù)據(jù)識別（靜態(tài)測量）?？蛰d時進(jìn)行編碼器識別得到磁極，得到P431換向角偏移，不接入負(fù)載，通過P1960選擇2，進(jìn)行帶編碼器的旋轉(zhuǎn)檢測得到更準(zhǔn)確的飽和特性曲線。在電機(jī)沒有更換及編碼器安裝沒有移動的前提下，可以直接在P431中輸入已知的磁極換向角偏移，不需要重新做磁極角辨識。
基于之前的優(yōu)化準(zhǔn)備工作，接入負(fù)載，曳引機(jī)掛上轎廂和配重，根據(jù)之前電梯配重的選擇，在轎廂空置的情況下，曳引機(jī)的有效負(fù)載約為額定負(fù)載的50%，基本達(dá)到了電梯運(yùn)行的大負(fù)載，啟動電梯下行，電機(jī)運(yùn)行在電動狀態(tài)，出現(xiàn)溜車現(xiàn)象，S120報故障F7412（驅(qū)動：換向角出錯）。但在接入負(fù)載之前多次進(jìn)行了磁極位置識別，得到的P431換向角偏移基本相同，且在曳引電機(jī)空載時可以正常運(yùn)行，所以可以排除是因?yàn)閾Q向角偏移角度錯誤的原因，根據(jù)手冊關(guān)于F7412的故障說明中提到可能是控制回路因?yàn)閰?shù)設(shè)定錯誤而不穩(wěn)定。結(jié)合其中溜車時的Trace圖中的速度和扭矩的變化，發(fā)現(xiàn)速度環(huán)的響應(yīng)達(dá)不到性能要求。通過逐步增大KP_n和減小Tn_n，電梯可以啟動運(yùn)行。

KP_n, 2.5   Tn_n 60ms

KP_n, 11.5   Tn_n 2.5ms

運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)電梯運(yùn)行在檢修模式時，電梯每次停車，都會出現(xiàn)非常大的堵轉(zhuǎn)電流，基本達(dá)到了變頻器的大電流，實(shí)際情況也是電梯停車時都會有很大的震動，通過觀察Trace圖的電流曲線和抱閘閉合命令輸出，大電流出現(xiàn)在抱閘閉合命令輸出之前，本樣機(jī)中變頻器的抱閘控制命令是先輸出到電梯控制主板，然后由電梯控制主板發(fā)出抱閘打開和閉合命令。由Trace圖分析，此堵轉(zhuǎn)電流出現(xiàn)是因?yàn)殡娔X控制主板發(fā)出停車命令，而后通過檢測TTL差分信號得到電機(jī)的實(shí)際速度后控制抱閘，使抱閘閉合動作先于變頻器的抱閘時序，導(dǎo)致電機(jī)堵轉(zhuǎn)。通過把變頻的抱閘時序和電梯控制主板的抱閘時序進(jìn)行匹配，消除了此堵轉(zhuǎn)電流。
電梯正常工作時，電機(jī)首先到達(dá)電梯大速度，電梯控制主板通過樓層距離計算出的速度包絡(luò)曲線，當(dāng)轎廂快到達(dá)樓層時，切換到慢速運(yùn)行使轎廂底部與樓層對齊，完成平層動作。當(dāng)速度控制器Kp_n, 11.5，Tn_n，3ms，電機(jī)運(yùn)行4.5rpm時出現(xiàn)了速度震蕩。通過Trace圖分析，因?yàn)樵诘退龠\(yùn)行時Kp_n偏大，造成電機(jī)轉(zhuǎn)速震蕩，因?yàn)殡娞輪訒r需要電機(jī)具有高動態(tài)響應(yīng)能力，所以不能大幅度的減小Kp_n，可以通過慢慢的減小Kp_n，本樣機(jī)中當(dāng)Kp_n減小到10.8時，電機(jī)速度在4.5rpm出現(xiàn)的速度震蕩消失，電梯在整個運(yùn)行周期內(nèi)，速度平穩(wěn)。

Kp_n, 11.5   Tn_n 2.5ms

Kp_n, 10.8  Tn_n 2.5ms，電梯上行 電機(jī)發(fā)電運(yùn)行

Kp_n, 10.8  Tn_n 2.5ms，電梯下行 電機(jī)電動運(yùn)行

驗(yàn)收測試及后期優(yōu)

抱閘力檢測功能:

為了保證電梯曳引機(jī)抱閘系統(tǒng)的正常運(yùn)行，增加了抱閘力檢測功能。
當(dāng)電梯處于空閑模式時，電梯控制器會輸出抱閘力測試請求，由變頻器負(fù)責(zé)給電機(jī)一定的堵轉(zhuǎn)力矩，由電梯控制板檢測曳引輪是否出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。如果有打滑認(rèn)為抱閘力不夠，電梯停用，否則認(rèn)為測試正常。
具體實(shí)現(xiàn)方法為：

通過簡單的參數(shù)設(shè)置，利用MOP的斜坡發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)了抱閘力測試的要求。

隱藏式電機(jī)停機(jī)去電流：

永磁同步電機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)一般可分為凸極式（IPMSM）和隱級式(SPMSM)。