一、公司簡(jiǎn)介

江蘇西德電梯公司公司主要從事各類乘客電梯、觀光電梯、扶梯、載貨電梯、別墅電梯等研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售、安裝及維修服務(wù)的專業(yè)化現(xiàn)代化企業(yè)，也是西門子公司在電梯行業(yè)重要的戰(zhàn)略合作伙伴。西德電梯一直倡導(dǎo)質(zhì)量第一的理念，并致力于不斷技術(shù)創(chuàng)新，逐步成為電梯行業(yè)內(nèi)具有技術(shù)先導(dǎo)的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力企業(yè)。客戶原先使用西威和施耐德的變頻器驅(qū)動(dòng)電梯主提升永磁同步電機(jī)，客戶為了提高自身產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，希望使用西門子變頻器驅(qū)動(dòng)電梯提升電機(jī)。                                  

二、系統(tǒng)的工作原理及組成部分

1、系統(tǒng)組成部分

電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。

電梯系統(tǒng)組成

曳引系統(tǒng)：曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩，導(dǎo)向輪，反繩輪組成。

導(dǎo)向系統(tǒng)：導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。

轎廂：轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分。轎廂由轎廂架和轎廂體組成。

門系統(tǒng)：門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口。門系統(tǒng)由轎廂門，層門，開門機(jī)，門鎖裝置組成。

重量平衡系統(tǒng)：系統(tǒng)的主要功能是相對(duì)平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動(dòng)正常。系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。

電力拖動(dòng)系統(tǒng)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供動(dòng)力，實(shí)行電梯速度控制。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。

電氣控制系統(tǒng)：電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。電氣控制系統(tǒng)主要由操縱裝置，位置顯示裝置，控制屏(柜)，平層裝置，選層器等組成。

安全保護(hù)系統(tǒng)：保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。由電梯限速器、安全鉗、夾繩器、緩沖器、安全觸板、層門門鎖、電梯安全窗、電梯超載限制裝置、限位開關(guān)裝置組成。

本文主要介紹電力拖動(dòng)系統(tǒng)

2、電力拖動(dòng)系統(tǒng)

電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電動(dòng)機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置等組成。

曳引系統(tǒng)主要驅(qū)動(dòng)部分曳引機(jī)可分為有齒輪曳引機(jī)和無齒輪曳引機(jī)。

有齒輪曳引機(jī)：由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速箱、盤車裝置及底座等組成，還有旋轉(zhuǎn)編碼器、熱保護(hù)、制動(dòng)器閉合確認(rèn)開關(guān)、接線裝置。主要機(jī)型為蝸輪蝸桿傳動(dòng)曳引機(jī)。

無齒輪曳引機(jī)：由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、盤車裝置及底座等組成，還有旋轉(zhuǎn)編碼器、熱保護(hù)、制動(dòng)器閉合確認(rèn)開關(guān)、接線裝置。主要機(jī)型為永磁同步無齒輪曳引機(jī)。

有齒輪傳動(dòng)曳引機(jī)

永磁同步無齒輪曳引機(jī)

永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無齒輪曳引機(jī)，由于采用無齒輪曳引技術(shù)，省卻了傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿減速器，使機(jī)房噪音大大降低，較有齒輪產(chǎn)品可減小噪音10分貝以上；無需潤(rùn)滑油，根除了油污染，更符合環(huán)保要求。永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由高性能永磁體構(gòu)成，無勵(lì)磁電流，大大地提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效能。由于蝸輪蝸桿的機(jī)械傳遞效率比較低，所以永磁同步無齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比蝸輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)具有更高的效率，降低電力耗能。在安全方面，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有剛性直軸制動(dòng)等特點(diǎn)，在提供全時(shí)上下行超速保護(hù)功能的同時(shí)，可利用永磁同步電動(dòng)機(jī)的反向發(fā)電的特點(diǎn)，為電梯系統(tǒng)與乘客提供多層保護(hù)。在應(yīng)用方面，因?yàn)橛来磐揭芬龣C(jī)外型的小型化及薄型化特點(diǎn)，使電梯配置與建筑物間整合空間的搭配性大大提升，為建筑設(shè)計(jì)師提供更大的彈性設(shè)計(jì)空間，同時(shí)也間接的改善了人對(duì)建筑物空間的使用率與使用質(zhì)量。現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的垂直電梯都使用永磁同步曳引機(jī)。

因?yàn)樯鲜鲇来磐綗o齒輪曳引機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)的有齒輪傳動(dòng)曳引機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，近些年來永磁同步無齒輪曳引機(jī)在電梯行業(yè)推廣很快。目前國(guó)內(nèi)載人電梯中，無齒輪曳引機(jī)的使用率已達(dá)60%左右，國(guó)內(nèi)目前的客梯年產(chǎn)量為20萬臺(tái)，無齒輪曳引機(jī)的年銷量達(dá)12萬臺(tái)，總產(chǎn)值有20億左右。

三、電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制方案及調(diào)試

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(dòng)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(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間、一段快速電制動(dòng)時(shí)間和一段斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間。

電梯配重的計(jì)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(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，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(dòng)力。其余的重力由配重來平衡。按照國(guó)家標(biāo)，出現(xiàn)電梯里面坐滿40%-50%額定載荷的人的概率最大，這樣最經(jīng)濟(jì)的情況下應(yīng)該是對(duì)重的重量等于轎廂的重量加上它額定載荷40%-50%的重量最好。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(dòng)平衡系數(shù)約為45%，且懸掛方式為2/1，則：

正常運(yùn)行時(shí)的最大扭矩M按照超載10%來計(jì)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(dòng)系統(tǒng)方案

曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求：

1、驅(qū)動(dòng)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(hào)，此信號(hào)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(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換器

方案1中，西門子提供了整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，S120為了實(shí)現(xiàn)變頻器TTL模擬信號(hào)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(duì)于方案1，方案2的優(yōu)點(diǎn)是曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)功能的同時(shí)，大大節(jié)省了曳引同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(hào)通過編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換器直接輸出到電梯控制主板，調(diào)試簡(jiǎn)單。

3、電力拖動(dòng)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(duì)應(yīng)同步電機(jī)功率的選擇重載功率，客戶通過計(jì)算提供了變頻器功率和制動(dòng)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(shí)，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

FSA 和 FSE 型：“脈沖頻率-輸出電流”函數(shù)圖

客戶主要選擇第三方制動(dòng)電阻，在S120功率單元PM340有對(duì)制動(dòng)電阻阻值的要求，即客戶選擇的制動(dòng)單元阻值不能小于PM340功率單元允許的最小阻值要求，如果選擇的制動(dòng)單元阻值小于功率單元允許的阻值，會(huì)導(dǎo)致PM340內(nèi)置的制動(dòng)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(shí)別：

S120驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)需要進(jìn)行磁極位置識(shí)別功能來確定同步電機(jī)的電氣磁極位置，在磁場(chǎng)定向控制中需要該位置。所以對(duì)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(shí)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(hào)，每次變頻器上電第一次運(yùn)行會(huì)自動(dòng)執(zhí)行磁極位置識(shí)別，從而引起電梯產(chǎn)生較大的震動(dòng)，降低了電梯的舒適性，而本樣機(jī)中S120驅(qū)動(dòng)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(hào)，所以只需在電梯調(diào)試時(shí)執(zhí)行一次磁極位置識(shí)別，之后運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)ATV71L的情況，保證了電梯運(yùn)行的舒適性。

磁極位置識(shí)別主要步驟：

1.通過p1980選擇一個(gè)識(shí)別方法

2.設(shè)置p1990=1，啟動(dòng)一次性磁極位置識(shí)別

實(shí)際的磁極位置識(shí)別過程，電機(jī)至少旋轉(zhuǎn)360゜

實(shí)際磁極位置識(shí)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(shí)間，抱閘通電后（打開抱閘），轉(zhuǎn)速/ 速度設(shè)定值在該時(shí)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(shí)間, 在執(zhí)行 OFF1 或 OFF3、給抱閘斷電（閉合抱閘）后，驅(qū)動(dòng)在該時(shí)間仍處于閉環(huán)控制中，轉(zhuǎn)速/速度設(shè)定值為零，在該時(shí)間屆滿后刪除脈沖。如果設(shè)置的閉合時(shí)間比實(shí)際閉合時(shí)間短，則可能會(huì)使負(fù)載滑落；而如果閉合時(shí)間設(shè)得太大，控制閉環(huán)會(huì)施加反作用在抱閘上，縮短抱閘使用壽命。

抱閘控制時(shí)序

轉(zhuǎn)矩限制：

轉(zhuǎn)矩限值是允許的最大轉(zhuǎn)矩，針對(duì)電機(jī)電動(dòng)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(hào)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(hào)輸出信號(hào)連接到電梯控制主板，因?yàn)樵谙到y(tǒng)上電時(shí)，電梯的控制主板啟動(dòng)時(shí)間比變頻器時(shí)間要短，當(dāng)變頻器沒有準(zhǔn)備好，電梯控制主板提前啟動(dòng)變頻器，有可能會(huì)導(dǎo)致意外發(fā)生，所以需要故障信號(hào)輸出信號(hào)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(hào)取反發(fā)送出去，所以變頻器在正常運(yùn)行的情況才會(huì)發(fā)出常1信號(hào)，當(dāng)變頻器斷電或者變頻器故障時(shí)，電梯控制主板不能接收到這個(gè)常1信號(hào)，就認(rèn)為變頻器不具備啟動(dòng)條件，整個(gè)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(shí)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(dòng)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(gè)加減速過程中實(shí)現(xiàn)變加速度的功能，在電梯啟動(dòng)瞬間和快加速到達(dá)給定速度時(shí)，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(dòng)和電梯加速到設(shè)定速度時(shí)的沖擊。

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(dòng)時(shí)，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(shí)，為了保證電梯的舒適性，需要調(diào)小電機(jī)運(yùn)行的動(dòng)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(duì)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(dòng)曳引同步電機(jī)，首先采用 P1910 進(jìn)行電機(jī)數(shù)據(jù)識(shí)別（靜態(tài)測(cè)量）?？蛰d時(shí)進(jìn)行編碼器識(shí)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(cè)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(dòng)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(shí)。

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)行的最大負(fù)載，啟動(dòng)電梯下行，電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)，出現(xiàn)溜車現(xiàn)象，S120報(bào)故障F7412（驅(qū)動(dòng)：換向角出錯(cuò)）。但在接入負(fù)載之前多次進(jìn)行了磁極位置識(shí)別，得到的P431換向角偏移基本相同，且在曳引電機(jī)空載時(shí)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(cuò)誤的原因，根據(jù)手冊(cè)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(cuò)誤而不穩(wěn)定。結(jié)合其中溜車時(shí)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(dòng)運(yùn)行。

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                           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(shí)，電梯每次停車，都會(huì)出現(xiàn)非常大的堵轉(zhuǎn)電流，基本達(dá)到了變頻器的最大電流，實(shí)際情況也是電梯停車時(shí)都會(huì)有很大的震動(dòng)，通過觀察Trace圖的電流曲線和抱閘閉合命令輸出，最大電流出現(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(cè)TTL差分信號(hào)得到電機(jī)的實(shí)際速度后控制抱閘，使抱閘閉合動(dòng)作先于變頻器的抱閘時(shí)序，導(dǎo)致電機(jī)堵轉(zhuǎn)。通過把變頻的抱閘時(shí)序和電梯控制主板的抱閘時(shí)序進(jìn)行匹配，消除了此堵轉(zhuǎn)電流。

電梯正常工作時(shí)，電機(jī)首先到達(dá)電梯最大速度，電梯控制主板通過樓層距離計(jì)算出的速度包絡(luò)曲線，當(dāng)轎廂快到達(dá)指定樓層時(shí)，切換到慢速運(yùn)行使轎廂底部與樓層對(duì)齊，完成平層動(dòng)作。當(dāng)速度控制器Kp_n, 11.5，Tn_n，3ms，電機(jī)運(yùn)行4.5rpm時(shí)出現(xiàn)了速度震蕩。通過Trace圖分析，因?yàn)樵诘退龠\(yùn)行時(shí)Kp_n偏大，造成電機(jī)轉(zhuǎn)速震蕩，因?yàn)殡娞輪?dòng)時(shí)需要電機(jī)具有高動(dòng)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(shí)，電機(jī)速度在4.5rpm出現(xiàn)的速度震蕩消失，電梯在整個(gè)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(dòng)運(yùn)行

驗(yàn)收測(cè)試及后期優(yōu)

抱閘力檢測(cè)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(cè)功能。

當(dāng)電梯處于空閑模式時(shí)，電梯控制器會(huì)輸出抱閘力測(cè)試請(qǐng)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(cè)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(cè)試正常。

具體實(shí)現(xiàn)方法為：

溜車優(yōu)化

P2900 BICO 互聯(lián)到P1042，P2900 設(shè)定扭矩的百分比，是P2003的百分比，

P1041 改成1，自動(dòng)給定

r1050 BICO 互聯(lián)到P1503，測(cè)試扭矩給定

P1030 改為 2 H，取消上升斜坡的平滑

P1047 設(shè)定扭矩上升時(shí)間, 0Nm到P2003顯示扭矩的時(shí)間

P1501 BICO互聯(lián)到 抱閘測(cè)試端子

通過簡(jiǎn)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(cè)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(jí)式(SPMSM)。

對(duì)于IPMSM具有明顯的凸極效應(yīng)，即直軸電感與交軸電感不相等（一般）Ld < Lq

對(duì)于SPMSM沒有凸極效應(yīng)，即Ld = Lq

在永磁同步曳引機(jī)在電梯主提升的應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)隱級(jí)式同步電機(jī)在停車時(shí)會(huì)發(fā)出有別于抱閘閉合的響聲，影響了電梯乘坐的舒適感。

由下圖發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控電電機(jī)停車S120去使能瞬，由在電機(jī)零速停車時(shí)，發(fā)現(xiàn)有3rpm的速度震蕩，這個(gè)速度震蕩導(dǎo)致了停車噪音的出現(xiàn)。

電機(jī)零速停車速度曲線

根據(jù)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(jí)式(SPMSM)的主要不同點(diǎn)是Ld 和 Lq不相等，懷疑是否因?yàn)槿ナ鼓軙r(shí)電流突然變?yōu)榱?，?dǎo)致了電機(jī)的震動(dòng)。

所以為了驗(yàn)證電流突變是否震蕩的直接原因，所以了通過DCC編程減緩了電機(jī)去使能時(shí)的電流突變。

DCC功能圖

實(shí)現(xiàn)的主要原理是在電梯控制主板不發(fā)啟動(dòng)命令給變頻器時(shí)，激活DCC斜坡函數(shù)。通過扭矩限幅的方式實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流按照斜坡緩慢下降，達(dá)到消除電機(jī)停車震動(dòng)的問題。由下圖可以看到，當(dāng)電流按照斜坡下降時(shí)，電機(jī)速度沒有出現(xiàn)抖動(dòng)。

帶去電流功能的零速停車曲線

五、樣機(jī)開發(fā)結(jié)果

此電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)，從調(diào)試結(jié)束至今已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了一年多，產(chǎn)品性能和電梯乘坐舒適度都得到了客戶的認(rèn)可?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)試了兩臺(tái)電梯永磁同步無齒曳引機(jī)，通過簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置，以及優(yōu)化速度環(huán)比列Kp_n和積分Tn_n，容易實(shí)現(xiàn)客戶要求的性能,DCC和BICO功能，大大提高了系統(tǒng)功能的可擴(kuò)展性。

六、應(yīng)用體會(huì)

在樣機(jī)開發(fā)前期，多種控制方案的對(duì)比是非常重要的，在滿足控制性能要求的前提下，選擇性價(jià)比最高的控制方案，提高我們產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

七、參考文獻(xiàn)

(1)  SIEMENS SINAMICS S120 參數(shù)手冊(cè) 01/2013

(2)  SINAMICS S120 Function Manual Drive Functions 04/2014

(3)  永磁同步無齒輪曳引機(jī)目前狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì) 作者：劉文超 胥文明