電梯是一種以電動機為動力的垂直升降機，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運貨物。曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。電梯系統主要由曳引系統，導向系統，轎廂，門系統，重量平衡系統，電力拖動系統，電氣控制系統以及安全保護系統組成。

重點介紹一下電力拖動系統：

? 電力拖動系統由曳引電動機，供電系統，速度反饋裝置，電動機調速裝置等組成。

? 曳引系統主要驅動部分曳引機可分為有齒輪曳引機和無齒輪曳引機。

? 有齒輪曳引機：由電動機、制動器、減速箱、盤車裝置及底座等組成，還有旋轉編碼器、熱保護、制動器閉合確認開關、接線裝置。主要機型為蝸輪蝸桿傳動曳引機。

? 無齒輪曳引機：由電動機、制動器、盤車裝置及底座等組成，還有旋轉編碼器、熱保護、制動器閉合確認開關、接線裝置。主要機型為永磁同步無齒輪曳引機。

有齒輪傳動曳引機

永磁同步無齒輪曳引機

永磁同步電機驅動的無齒輪曳引機，由于采用無齒輪曳引技術，省卻了傳統的蝸輪蝸桿減速器，使機房噪音大大降低，較有齒輪產品可減小噪音10分貝以上;無需潤滑油，根除了油污染，更符合環保要求。永磁同步電動機轉子由高性能永磁體構成，無勵磁電流，大大地提高電動機的運行效能。由于蝸輪蝸桿的機械傳遞效率比較低，所以永磁同步無齒輪驅動系統比蝸輪蝸桿傳動系統具有更高的效率，降低電力耗能。

在安全方面，因為其結構簡單、具有剛性直軸制動等特點，在提供全時上下行超速保護功能的同時，可利用永磁同步電動機的反向發電的特點，為電梯系統與乘客提供多層保護。

在應用方面，因為永磁同步曳引機外型的小型化及薄型化特點，使電梯配置與建筑物間整合空間的搭配性大大提升，為建筑設計師提供更大的彈性設計空間，同時也間接的改善了人對建筑物空間的使用率與使用質量。現在市場上主流的垂直電梯都使用永磁同步曳引機。

永磁同步無齒輪曳引機相對于傳統的有齒輪傳動曳引機的優點，近些年來永磁同步無齒輪曳引機在電梯行業推廣很快。目前國內載人電梯中，無齒輪曳引機的使用率已達60%左右，國內目前的客梯年產量為20萬臺，無齒輪曳引機的年銷量達12萬臺，總產值有20億左右。

電力拖動系統控制方案及調試

電機參數及配重的選擇：電梯曳引機選用江蘇西德電梯有限公司生產的無齒輪永磁同步電梯曳引機。

注： S5工作制包括電制動的斷續周期工作制：按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段起動時間、一段恒定負載運行時間、一段快速電制動時間和一段斷能停轉時間。

電梯配重的計算，配重是一種平衡體，其質量應選擇大約跟電梯廂(包括平均塔載的乘客)的質量相等。當起動電動機時，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，出現電梯里面坐滿40%-50%額定載荷的人的概率Zui大，這樣Zui經濟的情況下應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zuihao。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。

電力拖動系統方案中曳引機驅動系統的要求：

? ● 驅動永磁同步電機，實現閉環矢量控制。

?? ● 西德電梯永磁同步電機的編碼器為海德漢 ERN 1387，增量式編碼器 SIN/COS (1 Vpp) 。

?? ● 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控電梯實際速度。

?? ● 為保證電梯乘坐舒適性，速度環比例積分根據實際速度切換。

? ● 變頻器脈寬調制頻率需要8KHz,達到降低電機運行噪音的目的。

根據以上需求，基于西門子S120可以提供的方案為S120 CU310-2DP+SMC20+PM340+編碼器信號轉換器。

這個方案的優點

曳引機驅動變頻器結構簡單，在實現拖動功能的同時，大大節省曳引同步電機驅動的成本。選用可靠的第三方編碼器轉換器，變頻器只負責驅動永磁同步電機實現閉環矢量速度控制，TTL差分5V信號通過編碼器信號轉換器直接輸出到電梯控制主板，調試簡單。

電力拖動系統選型

在電梯提升系統中，用于電梯的永磁無齒同步曳引機根據電梯行業經驗直接提供負載重量和運行線速度。關于變頻器，需要對應同步電機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。但是為了達到降低電機運行噪音的目，變頻器的脈寬調制頻率需要增加到8KHz，因此需要考慮實際變頻器因脈寬調制頻率增大而造成的輸出電流降容。當變頻器的脈寬調制頻率需要增加到8KHz時，變頻器允許的持續輸出電流降容到額定的70%。

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Zui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，會導致PM340內置的制動單元損壞。

第三方永磁同步電機的調試及優化

磁極位置識別

S120驅動永磁同步電機需要進行磁極位置識別功能來確定同步電機的電氣磁極位置，在磁場定向控制中需要該位置。對于帶未校準編碼器的電機，只需要進行一次性磁極位置識別，客戶原先使用某品牌的變頻器由于不能接入編碼器C，D信號，每次變頻器上電第一次運行會自動執行磁極位置識別，從而引起電梯產生較大的震動。而本樣機中S120驅動沈陽藍光永磁同步電機，編碼器為海德漢ERN1387，帶有C，D 信號，所以只需在電梯調試時執行一次磁極位置識別，保證了電梯運行的舒適性。

抱閘設置

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

轉矩限制

轉矩限值是允許的Zui大轉矩，針對電機電動運行和回饋運行設置不同的轉矩限值，且由轉矩限制，電流設置和功率限制共同決定。需要確認設定的回饋功率是否滿足電機回饋運行。

變頻器控制信號設定

本樣機中變頻器速度給定值通過二進制選擇的固定頻率給定實現。

變頻器的故障信號輸出信號連接到電梯控制主板，因為在系統上電時，電梯的控制主板啟動時間比變頻器時間要短，當變頻器沒有準備好，電梯控制主板提前啟動變頻器，有可能會導致意外發生，所以需要故障信號輸出信號取反后發送到電梯控制主板。當變頻器控制單元正常運行后才能把故障信號取反發送出去，所以變頻器在正常運行的情況才會發出常1信號，當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，就認為變頻器不具備啟動條件，整個電梯系統無法正常運行。

電梯運行舒適性設置

為了滿足乘客乘坐電梯時舒適性的要求，需要通過擴展斜坡函數發生器和轉速控制器適配來實現。

擴展的斜波函數發生器提供電機啟動加速過程中的起始圓弧和結束圓弧，實現了速度的平穩過渡，在電梯整個加減速過程中實現變加速度的功能，在電梯啟動瞬間和快加速到達給定速度時，減小了電梯運行加速度，提高了電梯乘坐的舒適性,避免了電梯從靜止狀態突然啟動和電梯加速到設定速度時的沖擊