เทคโนโลยีการขับเคลื่อนลิฟต์ VVVF: ความถี่ที่แปรผันของแรงดันไฟฟ้าแปรผันปฏิวัติการขนส่งในแนวตั้งได้อย่างไร

2. อัลกอริทึมการควบคุมและประสิทธิภาพ

2.1 การควบคุมสเกลาร์ (V/f)

การใช้งาน VVVF ที่ง่ายที่สุดใช้การควบคุม-ลูป V/f แบบเปิด โดยที่ชุดขับเคลื่อนจะสั่งแรงดันไฟฟ้าและความถี่เฉพาะตามสัญญาณอ้างอิงความเร็ว โดยไม่ต้องวัดความเร็วหรือกระแสของมอเตอร์จริง วิธีการนี้คุ้มค่า-และเพียงพอสำหรับการใช้งานทั่วไป เช่น ลิฟต์ขนส่งสินค้าและลิฟต์โดยสารความเร็วต่ำ- อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถรักษาความเร็วได้อย่างแม่นยำภายใต้สภาวะโหลดที่แตกต่างกัน และมีแรงบิดจำกัดที่ความเร็วต่ำ

2.2 การควบคุมเวกเตอร์ (การควบคุมภาคสนาม-)

ลิฟต์โดยสารสมัยใหม่ใช้การควบคุมเวกเตอร์ในระดับสากล หรือที่เรียกว่าการควบคุมเชิงสนาม (FOC) อัลกอริธึมนี้จะแปลง-กระแสของมอเตอร์สามเฟสให้เป็นกรอบอ้างอิงที่กำลังหมุนซึ่งสอดคล้องกับฟลักซ์ของโรเตอร์ ทำให้สามารถควบคุมแรงบิด-ที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและฟลักซ์-ที่ทำให้เกิดกระแส - ได้โดยอิสระ ซึ่งคล้ายคลึงกับเกราะแยกและการควบคุมสนามของมอเตอร์กระแสตรง

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 เมตร/วินาที) มักใช้ตัวเข้ารหัสที่มีความละเอียด 1,000-4,096 พัลส์ต่อรอบเพื่อการควบคุมความเร็วและตำแหน่งที่แม่นยำ

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ:ลิฟต์ควบคุมแบบเวกเตอร์-ได้รับความแม่นยำในการควบคุมความเร็ว ±0.1% และความแม่นยำของตำแหน่งภายใน ±3 มม. เมื่อลงจอด - การปรับปรุงเพิ่มขึ้น 10- เท่าเมื่อเทียบกับไดรฟ์ V/f แบบเก่า และการปรับปรุง 50 เท่าเมื่อเทียบกับระบบมอเตอร์สองความเร็ว

2.3 ระบบควบคุมแรงบิดโดยตรง (DTC)

กลยุทธ์การควบคุมขั้นสูงที่ใช้ในตัวขับเคลื่อนลิฟต์ระดับพรีเมียม DTC ควบคุมแรงบิดและฟลักซ์ของมอเตอร์โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ลูปควบคุมกระแสระดับกลาง ด้วยการเปรียบเทียบสถานะของมอเตอร์จริงกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ตัวควบคุม DTC จะเลือกสถานะการสลับอินเวอร์เตอร์ที่เหมาะสมที่สุดทุกๆ 25-40 ไมโครวินาที ให้การตอบสนองแรงบิดที่รวดเร็วเป็นพิเศษ (< 2 ms) and superior low-speed performance, making DTC ideal for high-rise elevators with heavy loads and critical leveling requirements.

3. การทำโปรไฟล์การเคลื่อนไหวของลิฟต์

ไดรฟ์ VVVF ดำเนินการโปรไฟล์การเคลื่อนไหวที่กำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับการเดินทางแต่ละครั้ง คำนวณโดยตัวควบคุมลิฟต์ตามระยะทางในการเดินทาง ความเร็วที่กำหนด และพารามิเตอร์ความสะดวกสบาย โปรไฟล์ทั่วไปประกอบด้วย:

ระยะการเร่งความเร็ว:กระตุก-ทางลาดจำกัดจาก 0 ถึงความเร็วที่กำหนด การกระตุกสูงสุดโดยทั่วไปคือ 0.5-2.0 ม./วินาที โดยมีค่าที่สูงกว่าที่ยอมรับได้สำหรับการขนส่งสินค้า และค่าที่ต่ำกว่าสำหรับลิฟต์โดยสารที่หรูหรา

เฟสความเร็วคงที่:การเดินทางที่มั่นคงด้วยความเร็วที่กำหนดสำหรับระยะทางการเดินทางส่วนใหญ่

ระยะชะลอตัว:สมมาตรในการเร่งความเร็ว ทำให้รถคืบคลานได้อย่างราบรื่น (ปกติ 0.1-0.3 เมตร/วินาที) ก่อนเข้าสู่โซนลงจอด

การปรับระดับ:การเข้าใกล้ด้วยความเร็วต่ำ-ที่แม่นยำเพื่อจัดแนวพื้นรถให้ตรงกับขอบบันไดภายใน ±5 มม.

ชุดขับ VVVF รับสัญญาณอ้างอิงความเร็วจากตัวควบคุมลิฟต์ (โดยทั่วไปผ่านแอนะล็อก 0-10V, ±10V หรือการสื่อสาร CANopen/อีเธอร์เน็ตแบบดิจิทัล) และใช้อัลกอริธึมควบคุมเวกเตอร์เพื่อทำให้มอเตอร์ติดตามการอ้างอิงนี้ใกล้เคียงที่สุด ไดรฟ์สมัยใหม่บรรลุความเร็วตามข้อผิดพลาดน้อยกว่า 0.5% ในระหว่างความเร็วคงที่ และน้อยกว่า 2% ในระหว่างการเร่งความเร็ว

4. เทคโนโลยีการขับเคลื่อนแบบรีเจนเนอเรชั่น

4.1 หลักการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่

ในระบบขับเคลื่อน VVVF แบบดั้งเดิม (ไม่-สร้างใหม่) เมื่อลิฟต์ลงด้วยรถยนต์ขนาดเล็กหรือขึ้นลงด้วยรถยนต์ขนาดใหญ่ มอเตอร์จะทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตพลังงานไฟฟ้า หากไม่มีการฟื้นฟู พลังงานนี้จะกระจายไปเป็นความร้อนในตัวต้านทานเบรกที่เชื่อมต่อกับบัส DC ไดรฟ์ที่ไม่สร้างใหม่-โดยทั่วไปอาจสิ้นเปลืองพลังงาน 20-40% ของการใช้พลังงานทั้งหมดไปเป็นความร้อนของตัวต้านทาน

ไดรฟ์แบบสร้างใหม่จะแทนที่ไดโอดเรกติไฟเออร์ด้วยส่วนหน้า IGBT ที่ใช้งานอยู่ซึ่งสามารถถ่ายโอนพลังงานแบบสองทิศทาง เมื่อมอเตอร์สร้างพลังงาน คอนเวอร์เตอร์แบบรีเจนเนอเรชั่นจะซิงโครไนซ์กับแหล่งจ่ายไฟหลักและป้อนพลังงานกลับเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าของอาคาร การปรับปรุงประสิทธิภาพมีความสำคัญมาก:

4.2 ข้อดีของ Active Front End (AFE)

นอกเหนือจากการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่แล้ว AFE regenerative drive ยังมอบคุณประโยชน์เพิ่มเติม:

การลดฮาร์มอนิก:ไดรฟ์ AFE ดึงกระแสเกือบไซน์ซอยด์โดยมีความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (THD) ต่ำกว่า 5% เทียบกับ 80-120% THD จากวงจรเรียงกระแสไดโอด ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้ตัวกรองฮาร์มอนิกภายนอกและป้องกันการรบกวนกับระบบไฟฟ้าในอาคาร

ปัจจัยอำนาจความสามัคคี:AFE ควบคุมมุมเฟสระหว่างแรงดันและกระแส โดยรักษาค่าตัวประกอบกำลังให้ใกล้เคียง 1.0 ในทุกสภาวะการทำงาน สิ่งนี้จะช่วยลดค่าใช้จ่ายความต้องการสาธารณูปโภคและกำจัดบทลงโทษด้านพลังงานที่เกิดปฏิกิริยา

การระบายความร้อนในห้องเครื่องลดลง:การขจัดตัวต้านทานการเบรกจะขจัดแหล่งความร้อนที่สำคัญ ซึ่งช่วยลดข้อกำหนด HVAC สำหรับห้องเครื่องจักรได้ 30-50%

5. การเลือกไดรฟ์และขนาด

การเลือกไดรฟ์ VVVF ที่ถูกต้องสำหรับการใช้งานลิฟต์จำเป็นต้องจับคู่ความจุของไดรฟ์ให้ตรงกับความต้องการของมอเตอร์ ในขณะเดียวกันก็พิจารณาความสามารถในการโอเวอร์โหลด สภาพแวดล้อม และคุณลักษณะการควบคุม

5.1 อัตรากำลัง

อัตรากำลังขับต่อเนื่องต้องเท่ากับหรือเกินกำลังพิกัดของมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม การใช้งานลิฟต์จำเป็นต้องมีความสามารถในการโอเวอร์โหลดสูงเพื่อการเร่งความเร็ว ไดรฟ์จะต้องส่งกระแสไฟพิกัด 150-200% เป็นเวลา 10-60 วินาทีระหว่างการเร่งความเร็วจากการสตาร์ทนิ่ง ไดรฟ์เฉพาะลิฟต์ส่วนใหญ่ได้รับพิกัดโอเวอร์โหลด 150% เป็นเวลา 60 วินาทีตามมาตรฐาน

5.2 แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและเฟส

ไดรฟ์ VVVF อุตสาหกรรมมาตรฐานยอมรับอินพุต AC สาม-เฟส 380-480V สำหรับสถานที่ที่มีการจ่ายไฟเฟสเดียว- ไดรฟ์อินพุตเฟสเดียวแบบพิเศษ-จะมีกำลังสูงสุดประมาณ 3.7 kW สำหรับลิฟต์ที่มีขนาดใหญ่มาก (การบรรทุกหนัก ความเร็วสูง-) ​​อาจระบุตัวขับเคลื่อนแรงดันไฟฟ้าปานกลาง (690V หรือสูงกว่า) เพื่อลดกระแสและขนาดสายเคเบิล

5.3 สิ่งที่แนบมาและระดับสิ่งแวดล้อม

โดยทั่วไปอุณหภูมิห้องเครื่องจะอยู่ระหว่าง 5 องศาถึง 40 องศา ชุดขับต้องลดระดับลงเกิน 40 องศาหรือมีการบังคับระบายอากาศ สำหรับการติดตั้งกลางแจ้งหรือแบบไม่มีเงื่อนไข ให้ระบุไดรฟ์ที่มีช่วงอุณหภูมิการทำงาน -10 องศา ถึง +50 องศา สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นมากต้องใช้ระดับการป้องกัน IP54 หรือสูงกว่า

6. การบำรุงรักษาและการวินิจฉัย

6.1 การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

ไดรฟ์ VVVF ต้องการการบำรุงรักษาน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับระบบควบคุมไฟฟ้าเครื่องกล แต่ควรตรวจสอบหลายรายการเป็นประจำทุกปี:

ตัวเก็บประจุบัสกระแสตรง:วัดความจุและเปรียบเทียบกับค่าแผ่นป้าย การสูญเสียความจุ > 20% บ่งชี้ว่าจำเป็นต้องเปลี่ยน (อายุการใช้งานโดยทั่วไป: 8-12 ปี)

ระบบทำความเย็น:ทำความสะอาดครีบระบายความร้อนและพัดลมระบายความร้อน อายุการใช้งานของตลับลูกปืนพัดลมโดยทั่วไปคือ 5-7 ปี แทนที่ในเชิงรุก

การเชื่อมต่อ:แรงบิด-ตรวจสอบสกรูของขั้วต่อสายไฟและตรวจสอบการเปลี่ยนสีเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป

การสำรองข้อมูลพารามิเตอร์:ดาวน์โหลดและเก็บถาวรพารามิเตอร์ไดรฟ์ จัดเก็บข้อมูลสำรองไว้บนคลาวด์หรือตำแหน่งที่ปลอดภัยสำหรับการกู้คืนระบบ

6.2 การวินิจฉัยในตัว-

ไดรฟ์ VVVF ของลิฟต์สมัยใหม่มีความสามารถในการวินิจฉัยที่ครอบคลุม:

การตรวจสอบกระแสมอเตอร์ แรงดันไฟฟ้า แรงบิด และอุณหภูมิแบบเรียลไทม์-

การบันทึกประวัติการเดินทางพร้อมการประทับเวลาและสภาพการทำงานที่เป็นข้อบกพร่อง

การตรวจสอบสุขภาพ IGBT (แนวโน้มแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัว Vce)

การตรวจสอบข้อเสนอแนะของตัวเข้ารหัส

การตรวจสอบวงจรเบรก

ขณะนี้ไดรฟ์จำนวนมากมีการเชื่อมต่อ IoT โดยอัปโหลดข้อมูลการดำเนินงานไปยังแพลตฟอร์มคลาวด์ที่อัลกอริธึม AI วิเคราะห์แนวโน้มและคาดการณ์ความล้มเหลวก่อนที่จะเกิดขึ้น ผู้ใช้ในช่วงแรกรายงานว่าการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนลดลง 30-50% โดยใช้การบำรุงรักษาแบบคาดการณ์ตามการวิเคราะห์ข้อมูลไดรฟ์

7. แนวโน้มในอนาคต

วิวัฒนาการของระบบขับเคลื่อนลิฟต์ VVVF ยังคงดำเนินต่อไปในหลายๆ เส้นทาง IGBT และ MOSFET ของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ช่วยให้สามารถสลับความถี่ที่สูงกว่า 50 kHz ได้ ลดเสียงรบกวนของมอเตอร์ และช่วยให้การออกแบบตัวกรองมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น อัลกอริธึมการควบคุมที่ใช้ AI- ซึ่งเรียนรู้การสร้างรูปแบบการรับส่งข้อมูลและเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายข้อมูลแบบเรียลไทม์-กำลังเข้าสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์ และการบูรณาการไมโครกริด DC - โดยที่ลิฟต์เชื่อมต่อโดยตรงกับ-ที่จัดเก็บแบตเตอรี่ขนาดอาคารโดยไม่มีการสูญเสียการแปลงไฟ AC - รับประกันอีกก้าวหนึ่ง-ในการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพสำหรับอาคารสุทธิ{10}}ที่เป็นศูนย์