13888147524本项目主要学习VVVF电梯控制系统结构、VVVF电梯速度图形运算原理、电梯拖动部分结构与原理、变频器的结构和工作原理、变频驱动电路故障检修的步骤与方法。通过理论学习和任务训练，可使学生掌握电梯变频驱动电路故障诊断与维修的基础知识和基本技能，使学生能够按照规范完成检修任务，为电梯安全运行打下良好的基础。
知识目标
1)了解VVVF电梯控制系统的结构组成。
2)了解VVVF电梯速度图形运算原理。
3)了解电梯拖动部分的结构与原理。
4)掌握电梯变频器的结构和工作原理。
5)掌握电梯变频驱动电路故障诊断与维修的步骤与方法。
能力目标
1)能够正确分析电梯变频驱动电路的故障现象及原因。
2)能够诊断与维修常见电梯变频驱动电路故障。
项目描述
电梯不能正常运行，经分析，电梯的安全与门锁电路、主控制电路、门机控制电路、制动电路、通信电路均正常，可将故障锁定在变频驱动电路上。本任务的目的是根据电梯变频驱动原理图分析查找故障原因及故障点，进行故障排除，恢复电梯正常运行，并填写电梯维修记录单，详述故障排除过程。
项目分析
电梯变频驱动电路是一个由安全继电器、变频器电路、运行接触器、制动电阻器等组成的电路。电梯处于运行状态时，运行接触器得电吸合，电梯上行或下行。如果电梯没有运行，若电梯电源电路、安全与门锁电路、制动电路等均正常，应重点检查变频驱动电路部分的安全继电器、运行接触器、变频器。出现故障时，应首先检查运行接触器是否能完成吸合动作，如果运行接触器不能完成吸合，则应该按照变频驱动电路控制原理图进行详细的检查。
相关知识
一、VVVF电梯控制系统的结构
VVVF电梯信号控制系统主要由控制管理C-CPU、拖动D-CPU、串行传送S-CPU和群控G-CPU等多个CPU组成，每个CPU分别负责各自的任务，既独立又相互协作。图2-60是VVVF电梯控制系统结构示意图，图中群控部分与电梯管理部分之间的信息传递采用光纤通信，VVVF电梯群控系统可管理4台电梯。群控时，外召唤信号由群控部分接收和处理。
二、VVVF电梯速度图形运算
VVVF电梯的速度曲线是由微机实时计算出来的。这部分工作由C-CPU来完成。C-CPU的控制部分每周期计算出当时的电梯运行速度指令数据，并传送给拖动部分D-CPU,使其按照图2-61所示的电梯速度曲线运行。
为了提高电梯运行的平稳性和运行效率，必须对速度图形进行精确运算。因此，将速度图形划分为8个状态分别计算。这8个状态分别为停机状态(状态1)、加加速运行状态(状态2)、匀加速运行状态(状态3)、加速圆角运行状态(状态4)、匀速运行状态(状态5)、减速圆角运行状态(状态6)、匀减速运行状态(状态7)和平层运行状态(状态8)。
三、拖动部分结构原理
拖动部分采用电压型电流控制变频器，应用了矢量变换控制和脉宽调制技术。拖动部分电路结构如图2-62所示，它是由控制电路和主电路两部分组成。控制电路以D-CPU为核心，对主电路实施控制。主电路由整流电路、充电电路、再生电路和逆变电路等基本电路组成。
速度图形由C-CPU提供，运行过程中，C-CPU向D-CPU传送。由于C-CPU是8位微机，而D-CPU是16位微机，两者的工作时钟和运算位数均不相同，无法直接传送消息。为了使两者能相互协调，且能及时、可靠地传送信息，采用了以下两个措施：一是在C-CPU和D-CPU之间采用8212专用通信接口进行连接，8212相当于一个信箱，当C-CPU将信息传送给8212接口后，8212接口向D-CPU发出通知，D-CPU接到通知后，便从8212接口中读取信息，读完信息后，D-CPU向8212接口发出已读完信息的通知，然后由8212接口向C-CPU发出可继续传送信息的信号，如此不断进行信息传送。二是D-CPU接收到来自C-CPU的8位数据信息后，先将此8位数据信息放大64倍，然后再进行16位运算。
四、变频器的结构
变频器是一种静止的频率转换器，是一种能将工频(50Hz或60Hz)交流电源转换成频率和电压可调的交流电源的电气设备。变频器主要用于对电动机调速。
所谓VVVF(Variable Voltage and Variable Frequency)电梯，都是利用调频调压调速方法实现电梯速度控制的。根据电机学理论，交流电动机的转速公式为
式中，s为转差率；p为磁极数；f为频率(Hz)。
因此，改变定子电源频率可达到调速目的，但不能超过电动机额定频率。对于恒转矩负载电梯，调速时，电梯最大转矩不变，根据转矩公式和电压公式，必须保持U/f为常数，即变频器必须具备这两种功能，简称VVVF变频器。
变频器主要由主电路、控制电路和保护电路组成。
1.主电路
主电路由整流器、滤波器和逆变器组成。由三相桥式整流电路将工频AC 380V的三相交流电源(L1、L2、L3)整流成直流，经滤波器电路滤波得到稳恒的直流电源，再经逆变器逆变成频率和电压可调的交流电源供给电动机(U、V、W)实现调速。
2.控制电路
控制电路是以CPU为核心的计算机控制系统。其主要工作是通过操纵驱动电路来控制主电路的逆变器输出不同频率和电压的交流电源，以实现控制电动机转速的目的。同时，控制电路还管理着键盘和显示器接口、外围控制信号接口、频率设定接口、通信接口、输出控制接口、模拟输出接口、保护电路接口等。控制电路和保护电路共同监控变频器各种工作状态，当出现故障时，对变频器及外围设备进行相应的保护。
键盘和显示器接口连接变频器的操作面板，用以对变频器进行参数设置，兼具面板基本操作、运行信息显示、故障显示等功能。外围控制信号接口连接着一组外围控制端子，当参数设置为外围端子操作时，这组端子的开关(通断)或高低电平就可以操纵变频器输出电动机的起动、停止、正转、反转等信号。频率设定接口连接外围频率设定端子。当参数设置的频率来源为外围端子时，外围频率设定端子以模拟量(如DC4～20mA,DC1～5V)形式控制变频器输出电源的频率，达到电动机调速的目的。
通信接口可以连接上位控制计算机。当参数设置的操作为通信模式，或者频率来源为通信模式时，上位机就可以远程控制变频器的运行和输出频率，实现计算机控制系统和变频器的结合。输出控制接口用以输出变频器必要的动作输出信号，例如，通知控制主机变频器故障、正常起动、加速、减速等。模拟输出接口用于外接仪表，显示变频器运行的频率等信息。
3.保护电路
保护电路接口主要担负着变频器工作的监控和保护功能，包括工频电源的断相、电压保护，输出侧的电动机过载、过电流保护、电动机短路、电压保护等。
五、变频器的工作原理
变频器的核心任务是产生频率和电压可调的交流电源。频率来源信号或数据的大小，决定了变频器应输出的电源频率。变频器的CPU接收到信号后发出相应频率和幅值的三相正弦交流信号，称为信号波。经过调制控制电路调制，得到与三相交流频率和幅值对应脉冲宽度的方波信号，控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的通断，产生相应频率和幅值的交流电源供给交流三相负载。从而实现调压调速(VVVF)控制。
变频器的频率来源是在多段速模式下由派生出各段速的频率设置，如加速时间、减速时间、加速圆角、减速圆角设置。各段速的频率设置中，一般可设置几个不同频率决定电动机的几种不同速度，如图2-61所示的电梯匀速运行的多层高速、单层速度、检修速度、爬行速度。加速时间是指从最低频率到最高频率所用的时间。减速时间是指从最高频率减到最低频率所用的时间；加加速、加速圆角、减速圆角时间是指从匀速到加速、加速到匀速的过渡时间，以达到调整电梯舒适度的目的。
在设置频率来源为外部信号时，就需要设置外部信号的类型、信号范围等，如电流、电压、4～20mA、1～5V等。当频率来源是通信模式时，还需要设置通信的数值范围。
六、变频驱动电路故障检修的步骤与方法
在排除其他电路故障的情况下，根据变频驱动电路工作原理图(见图2-63),在机房控制柜进行变频驱动电路的检测。
1)检查安全继电器是否正常吸合，送到变频器输入端R、S、T的电压是否正常(正常380V,三相平衡),若不正常，则先检查变频器输人端R、S、T往上的供电线路。
2)在电梯运行中，抱闸制动器吸合的瞬间，观察运行接触器是否吸合动作。
3)若运行接触器没有吸合动作，应先检查运行接触器的线圈及相关控制电路。
4)若运行接触器已经吸合动作，检测现场接线盒接线端子U、V、W三相电压是否正常。
项目准备
根据项目内容及项目要求选用仪表、工具和器材。
项目实施
在出现的电梯故障中，除了安全与门锁电路容易出现问题，变频驱动电路也时常会出现一些故障，因此，为了提高电梯的安全性，除了严格执行维保制度外，对设计安全的主要电气元器件要缩短更换周期，增强检查的力度，及时发现其暴露的问题和出现的故障隐患，以保证电梯的长久使用。下面以电梯运行接触器已经吸合，电梯不运行故障为例介绍电梯变频驱动电路故障的检修。
首先，检查控制柜端子排U、V、W端子的电压是否正常，若正常，到现场打开接线盒，检查U、V、W端子的电压是否正常，在排除制动器机械故障的情况下，根据变频驱动原理图和故障检修流程图进行逐步检测。
项目考核
项目完成后，由指导教师对本项目的完成情况进行实操考核。
项目小结
本项目介绍了电梯变频驱动电路的组成和工作原理，变频驱动电路故障检修的步骤和方法，电梯变频驱动电路故障检修实例的操作步骤。通过理论学习和实操练习，学生可掌握电梯变频驱动电路故障检修的基础知识和基本技能。
