1. Основни принципи контроле ВВВФ
1.1 Однос В/Хз
Основни принцип ВВВФ контроле је одржавање константног односа између напона мотора (В) и фреквенције (Хз). Код индукционог мотора наизменичне струје, магнетни флукс у статору је пропорционалан В/ф. Ако се фреквенција смањи без пропорционалног смањења напона, магнетно језгро се засити, узрокујући прекомерну струју и прегревање. Супротно томе, ако је напон пренизак за фреквенцију, производња обртног момента опада.
Одржавајући В/ф константним у опсегу брзина, ВВВФ погон осигурава да мотор производи номинални обртни момент од нулте брзине до основне брзине. Изнад основне брзине, напон се не може повећати изван мрежног напајања, тако да драјвер улази у режим „слабљења поља“, где се фреквенција повећава док напон остаје константан. У овом региону, максимални обртни момент опада са брзином, али мотор може наставити да убрзава до своје максималне номиналне брзине.
1.2 Архитектура енергетског степена
Типичан ВВВФ погон лифта састоји се од три фазе конверзије снаге:
исправљач:Конвертује трофазно напајање наизменичном струјом (обично 380-480В, 50/60 Хз) у једносмерну. Модерни погони користе активне предње (АФЕ) исправљаче са ИГБТ мостовима који црпе синусоидну струју из мреже са фактором снаге који се приближава јединици, уместо старијих дизајна диодних мостова који су увели хармонијско изобличење.
ДЦ аутобус:ДЦ линк кондензаторска банка изглађује исправљену једносмерну струју и складишти енергију за степен инвертера. Типични напон ДЦ магистрале је 600-700В за дискове класе 400В. Кондензатори такође апсорбују регенерисану енергију током кочења.
инвертер:Користи пулсну{0}}ширинску модулацију (ПВМ) за претварање једносмерне струје назад у наизменичну -фреквенцију променљиве фреквенције. Шест ИГБТ-а (биполарни транзистор са изолованом капијом) распоређених у трофазни мостни прекидач на фреквенцијама од 2-16 кХз, производећи синтетизовани синусни талас чији напон и фреквенцију прецизно контролише процесор драјва.
2. Контролни алгоритми и перформансе
2.1 Скаларна (В/ф) контрола
Најједноставнија имплементација ВВВФ користи В/ф контролу отворене{0}}петље, где погон командује одређеним напоном и фреквенцијом на основу референтног сигнала брзине, без мерења стварне брзине мотора или струје. Овај приступ је -ефикасан и адекватан за једноставне апликације као што су теретни лифтови и ниски{3}}путнички лифтови. Међутим, не може да одржи прецизну брзину под различитим условима оптерећења и нуди ограничен обртни момент при малим брзинама.
2.2 Векторска контрола (управљање-оријентисано на поље)
Модерни путнички лифтови универзално користе векторску контролу, такође познату као управљање{0}}оријентисано на поље (ФОЦ). Овај алгоритам трансформише трофазне струје мотора-у ротирајући референтни оквир усклађен са флуксом ротора, омогућавајући независну контролу обртног момента-производње струје и флукса{4}}производње струје - аналогно одвојеној контроли арматуре и поља једносмерног мотора.
Vector control requires feedback of rotor position or flux angle, obtained either from an encoder mounted on the motor shaft (sensored vector control) or estimated from motor voltage and current measurements (sensorless vector control). High-speed elevators (>3 м/с) увек користе енкодере са резолуцијама од 1.000-4.096 импулса по обртају за прецизну контролу брзине и положаја.
Поређење перформанси:Векторски-контролисани лифтови постижу тачност регулације брзине од ±0,1% и тачност позиционирања унутар ±3 мм при слетању - 10-побољшање је 10-у односу на старије В/ф погоне и 50 пута побољшање у односу на системе мотора са две брзине.
2.3 Директна контрола обртног момента (ДТЦ)
Напредна стратегија управљања која се користи у премиум погонима лифтова, ДТЦ директно контролише обртни момент и флукс мотора без средњих струјних контролних петљи. Упоређивањем стварних стања мотора са математичким моделом, ДТЦ контролер бира оптимално стање укључивања претварача сваких 25-40 микросекунди. Ово обезбеђује изузетно брз одзив обртног момента (< 2 ms) and superior low-speed performance, making DTC ideal for high-rise elevators with heavy loads and critical leveling requirements.
3. Профилирање покрета лифта
ВВВФ погон извршава унапред дефинисани профил кретања за свако путовање, израчунат од стране контролера лифта на основу удаљености путовања, номиналне брзине и параметара удобности. Типичан профил се састоји од:
Фаза убрзања:Трзај{0}}ограничена рампа од 0 до називне брзине. Максимални трзај је типично 0,5-2,0 м/с³, са вишим вредностима прихватљивим за терет и нижим вредностима за луксузне путничке лифтове.
Фаза константне брзине:Уједначено кретање при номиналној брзини током већег дела путање.
Фаза успоравања:Симетрично у односу на убрзање, глатко доводећи аутомобил до брзине пузања (обично 0,1-0,3 м/с) пре уласка у зону слетања.
Нивелисање:Прецизан приступ малим{0}}брзинама за поравнавање пода аутомобила са прагом за слетање у кругу од ±5 мм.
ВВВФ погон прима референтни сигнал брзине од контролера лифта (обично преко аналогне 0-10В, ±10В или дигиталне ЦАНопен/Етхернет комуникације) и користи свој алгоритам векторске контроле како би мотор пратио ову референцу што је ближе могуће. Савремени погони постижу брзину након грешака мањих од 0,5% током константне брзине и мање од 2% током убрзања.
4. Технологија регенеративног погона
4.1 Принцип поврата енергије
У конвенционалном (не-регенеративном) ВВВФ погону, када се лифт спушта са лаким аутомобилом или се пење са тешким аутомобилом, мотор делује као генератор, производећи електричну енергију. Без регенерације, ова енергија се расипа као топлота у кочионим отпорницима повезаним на ДЦ магистралу. Типичан не-регенеративни погон може потрошити 20-40% укупне потрошње енергије као топлоту отпорника.
Регенеративни погони замењују диодни исправљач активним ИГБТ предњим крајем који може да преноси енергију двосмерно. Када мотор генерише струју, регенеративни претварач се синхронизује са мрежом и враћа енергију назад у електричну мрежу зграде. Побољшање ефикасности је значајно:
| Врста зграде / саобраћај | Уштеда енергије уз регенерацију |
|---|---|
| Ниска{0}}стамбена зграда (слаб саобраћај) | 15 – 25% |
| Канцеларија{0}}средње спратности (умерен саобраћај) | 25 – 35% |
| Висока{0}}комерцијала (густ саобраћај) | 30 – 45% |
| Болница или хотел (променљиво оптерећење) | 20 – 30% |
4.2 Предности активног предњег краја (АФЕ).
Осим поврата енергије, АФЕ регенеративни погони нуде додатне предности:
Хармонично смањење:АФЕ погони црпе скоро синусоидну струју са укупним хармонијским изобличењем (ТХД) испод 5%, у поређењу са 80-120% ТХД из диодних исправљача. Ово елиминише потребу за спољним филтерима хармоника и спречава сметње у електричним системима зграде.
Унити фактор снаге:АФЕ контролише фазни угао између напона и струје, одржавајући фактор снаге близу 1,0 у свим радним условима. Ово смањује трошкове комуналних услуга и елиминише казне за реактивну снагу.
Смањено хлађење машинске собе:Уклањање кочионих отпорника уклања значајан извор топлоте, смањујући захтеве за ХВАЦ за машинску собу за 30-50%.
5. Избор и димензионисање диск јединице
Избор исправног ВВВФ погона за примену у лифту захтева усклађивање капацитета погона са захтевима мотора уз узимање у обзир могућности преоптерећења, услова околине и контролних карактеристика.
5.1 Називна снага
Континуална снага погона мора бити једнака или већа од називне снаге мотора. Међутим, апликације за лифтове захтевају високу способност преоптерећења за убрзање. Погон мора да испоручи 150-200% називне струје током 10-60 секунди током убрзања из мировања. Већина погона специфичних за лифт је стандардно оцењена са преоптерећењем од 150% током 60 секунди.
5.2 Улазни напон и фазе
Стандардни индустријски ВВВФ погони прихватају тро-фазни 380-480В АЦ улаз. За локације са само једно-фазним напајањем, специјализовани једнофазни -фазни претварачи су доступни до приближно 3,7 кВ. За веома велике лифтове (тешки терет, велике-брзине), средњенапонски погони (690В или више) могу бити специфицирани да би се смањила струја и величина кабла.
5.3 Оцена кућишта и заштите животне средине
Температура околине у машинској просторији се обично креће од 5 степени до 40 степени. Погони морају бити смањени за температуру изнад 40 степени или морају имати принудну вентилацију. За спољашње или неусловне инсталације, наведите погоне са радним температурним опсегом од -10 степени до +50 степени. Прашњава окружења захтевају ИП54 или више оцене кућишта.
6. Одржавање и дијагностика
6.1 Превентивно одржавање
ВВВФ погони захтевају минимално одржавање у поређењу са електромеханичким системима управљања, али неколико ставки треба проверавати годишње:
ДЦ бус кондензатори:Измерите капацитивност и упоредите са вредношћу на натписној плочици. Губитак капацитета > 20% указује да је потребна замена (уобичајени животни век: 8-12 година).
Систем за хлађење:Очистите ребра хладњака и вентилаторе за хлађење. Животни век лежаја вентилатора је обично 5-7 година; заменити проактивно.
Везе:Затегните{0}}проверите завртње терминала за напајање и проверите да ли су променили боју услед прегревања.
Резервна копија параметара:Преузмите и архивирајте параметре погона. Чувајте резервну копију у облаку или на безбедној локацији за опоравак од катастрофе.
6.2 Уграђена-дијагностика
Модерни ВВВФ погони за лифтове укључују свеобухватне дијагностичке могућности:
Праћење-стварног времена струје мотора, напона, обртног момента и температуре
Евидентирање историје путовања са временским ознакама и условима рада у грешци
Мониторинг здравља ИГБТ (Вце трендови напона засићења)
Верификација повратних информација кодера
Надзор кочионог кола
Многи дискови сада нуде ИоТ повезивање, отпремање оперативних података на платформе у облаку где АИ алгоритми анализирају трендове и предвиђају кварове пре него што се појаве. Први корисници извештавају о смањењу непланираних застоја за 30-50% коришћењем предиктивног одржавања заснованог на анализи података о погону.
7. Будући трендови
Еволуција ВВВФ погона лифтова се наставља на неколико путева. ИГБТ и МОСФЕТ-ови од силицијум карбида (СиЦ) омогућавају преклопне фреквенције изнад 50 кХз, смањујући буку мотора и омогућавајући компактнији дизајн филтера. Алгоритми управљања засновани на вештачкој интелигенцији који уче да праве обрасце саобраћаја и оптимизују диспечер у реалном-времену улазе у комерцијалну примену. А интеграција ДЦ микромреже - где се лифтови директно повезују са зградом-складиштем батерија без губитака наизменичне струје - обећава још један корак-промену ефикасности за зграде без мреже{10}}.
