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1、電梯的拖動控制系統(tǒng),第一節(jié) 概述 第一節(jié) 概述 同許多工業(yè)生產(chǎn)過程一樣，電梯作為機(jī)電緊密結(jié)合的產(chǎn)品，在其運(yùn)行過程中，為了維持正常的工作條件，就必須對某些物理量（如：電壓、位移、轉(zhuǎn)速等）進(jìn)行控制，使其能按照一定的規(guī)律變化。 一、拖動控制系統(tǒng)的基本概念 (一)自動控制 所謂自動控制，就是沒有人的直接參與，而是利用控制裝置本身操縱對象，從而使被控量恒定或按某一規(guī)律變化。 （二）開環(huán)控制 圖4-1所示開環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是只有輸入量ur對輸出量n起單向控制作用，而輸出量n對輸入量ur卻沒有任何影響和聯(lián)系，即系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路。開環(huán)系統(tǒng)的方框圖可用圖4-2表示。圖中箭頭表示元部件

2、之間信號的傳遞方向。作用于電動機(jī)軸上的阻力矩用Mc表示，稱之為干擾或擾動。,圖4-1 開環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)原理圖,圖4-2 開環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)方框圖,開環(huán)控制系統(tǒng)的精度，主要取決于ur的給定精度以及控制裝置參數(shù)的穩(wěn)定程度。由于開環(huán)系統(tǒng)沒有抵抗外部干擾的能力，故控制精度較低。但由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、造價較低，故在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)穩(wěn)定、沒有干擾作用或所受干擾較小的場合下，仍會大量使用。 （三）閉環(huán)控制系統(tǒng) 在圖4-1所示系統(tǒng)中，加入一臺測速發(fā)電機(jī)，并對電路稍作改變，就構(gòu)成了轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)（如圖4-3所示）。它克服了開環(huán)控制系統(tǒng)精度不高和適應(yīng)性不強(qiáng)的缺點(diǎn)，由于引入反饋環(huán)節(jié)，使輸出量對控制作用有直接影響。因此，

3、提高了控制質(zhì)量。相應(yīng)的系統(tǒng)方框圖如圖4-4所示。由于采用了反饋回路，致使信號的傳送路徑形成閉合環(huán)路，使輸出量反過來直接影響控制作用，以求減小或消除偏差。,圖4-3 閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)原理圖,圖4-4 閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)方框圖,閉環(huán)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抵抗擾動的能力。假設(shè)圖4-3所示系統(tǒng)原已處在某個給定電壓ur相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)受到某些干擾（如負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mc突然增大）而引起轉(zhuǎn)速下降時，系統(tǒng)就自動地產(chǎn)生如下的調(diào)整過程：Mc n u =（ur-uf ） ua n 結(jié)果，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降落得到自動補(bǔ)償，使被控量n基本保持恒定。 由于閉環(huán)控制系統(tǒng)采用了反饋裝置，導(dǎo)致設(shè)備增多，線路復(fù)雜，對于一些慣性較

4、大的系統(tǒng)，若參數(shù)配合不當(dāng)，控制過程可能變差，甚至出現(xiàn)發(fā)散或等幅振蕩等不穩(wěn)定的情況。,（四）基本性能要求 由于各種自動控制系統(tǒng)的被控對象和要完成的任務(wù)各不相同，故對性能指標(biāo)的具體要求也不一樣?？傮w目標(biāo)都是希望實(shí)際的控制過程盡量接近于理想的控制過程，并歸納為穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性和抗擾性。 1）穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。任何一個能夠正常運(yùn)行的控制系統(tǒng)，首先必須是穩(wěn)定的。圖4-5為某隨動系統(tǒng)對階躍輸入的跟蹤過程，其中圖4-5a為衰減振蕩過程，表示系統(tǒng)是穩(wěn)定的；圖4-5b是等幅振蕩過程，表示系統(tǒng)處于穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)（一般認(rèn)為是不穩(wěn)定）；圖4-5c是發(fā)散的振蕩過程，表明系統(tǒng)是不

5、穩(wěn)定的。不穩(wěn)定的系統(tǒng)是無法使用的，,圖4-5 隨動系統(tǒng)對階躍輸入的跟蹤過程 a）衰減振蕩過程 b）等幅振蕩過程 c）發(fā)散振蕩過程,2）快速性 由于系統(tǒng)的對象和元件通常具有一定的慣性，并受到能源功率的限制，因此，當(dāng)系統(tǒng)輸入（給定輸入或擾動輸入）信號改變時，在控制作用下，系統(tǒng)必然由原來的平衡狀態(tài)經(jīng)歷一段時間才過渡到另一個新的平衡狀態(tài)，這個過程稱為過渡過程。過渡過程越短，表明系統(tǒng)的快速性越好，它是衡量現(xiàn)代化交通設(shè)施質(zhì)量高低的重要指標(biāo)之一。 3）準(zhǔn)確性 對一個穩(wěn)定的系統(tǒng)而言，當(dāng)過渡過程結(jié)束后，系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與期望值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤差，它是衡量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的重要指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)誤差越小，表示系統(tǒng)的準(zhǔn)確性越好

6、。 4）抗擾性 對任一系統(tǒng)，在其控制過程中，都會出現(xiàn)各種各樣的擾動信號，而系統(tǒng)對擾動的抵抗能力強(qiáng)弱會直接影響到輸出信號或被調(diào)量的質(zhì)量，擾動導(dǎo)致輸出量的變化越小，表示系統(tǒng)的抗擾能力越強(qiáng)。 （五）比例積分控制 在自控系統(tǒng)中，采用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制系統(tǒng)是有靜差的調(diào)速系統(tǒng)。要想實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的無靜差，就必須改變單純的比例控制規(guī)律，從根本上找出消除靜差的方法。 1積分調(diào)節(jié)器 由線性集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的積分調(diào)節(jié)器（簡稱I調(diào)節(jié)器）的組成如圖4-6所示。從該圖可以看出積分調(diào)節(jié)器具有如下特點(diǎn)：,圖4-6 積分調(diào)節(jié)器,1）積累作用 只要輸入信號不為零（其極性不變），積分調(diào)節(jié)器的輸出就一直增長，只有當(dāng)輸入

7、信號為零時，輸出才停止增長。利用積分調(diào)節(jié)器的這個特性，就可以完全消除系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)偏差（靜差）。實(shí)際應(yīng)用時調(diào)節(jié)器設(shè)有輸出限幅裝置。 2）記憶作用 在積分過程中，當(dāng)輸入信號衰減為零時，輸出并不為零，而是始終保持在輸入信號為零前的那個輸出瞬時值上。這是積分控制明顯區(qū)別于比例控制的地方。正因如此，積分控制可以使閉環(huán)系統(tǒng)在偏差輸入（即給定與反饋的差值）為零時，保持恒速運(yùn)行，從而得到無靜差系統(tǒng)。 3）延緩作用 從以上分析可知，盡管積分調(diào)節(jié)器的輸入信號為階躍信號，但其輸出卻不能隨之跳變，而是逐漸積分、線性增長。這就是積分調(diào)節(jié)器的延緩作用，這種延緩將影響系統(tǒng)控制的快速性。 2比例積分調(diào)節(jié)器 由于積分調(diào)節(jié)器具有

8、延緩作用，因此在控制的快速性上不如比例調(diào)節(jié)器。如果一個控制系統(tǒng)既要達(dá)到無靜差又要響應(yīng)快，可以把比例控制和積分控制兩種規(guī)律結(jié)合起來，構(gòu)成比例積分調(diào)節(jié)器如圖4-7（簡稱PI調(diào)節(jié)器）。,圖4-7比例積分調(diào)節(jié)器,階躍輸入時PI調(diào)節(jié)器的輸出特性如圖4-8?？梢姰?dāng)突加輸入電壓Uin時，輸出電壓突跳到KpiUin，以保證一定的快速控制作用，即比例部分起作用，隨著時間的增長，積分部分逐漸增大，調(diào)節(jié)器的輸出Uex在KpiUin基礎(chǔ)上線性增長，直至達(dá)到運(yùn)算放大器的限幅值。,圖4-8 階躍輸入時PI調(diào)節(jié)器的輸出特性,從PI調(diào)節(jié)器控制的物理意義上看，當(dāng)突加輸入信號時，由于電容兩端電壓不能突變，則電容相當(dāng)于瞬時短路，此

9、時的調(diào)節(jié)器相當(dāng)于一個放大系數(shù)為Kpi=R1R0的比例調(diào)節(jié)器，在其輸出端立即呈現(xiàn)電壓KpiUin，實(shí)現(xiàn)快速控制。此后，隨著電容C被充電，輸出電壓Uex在KpiUin基礎(chǔ)上開始線性增長（積分），直至穩(wěn)態(tài)。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，電容C相當(dāng)于開路，與積分調(diào)節(jié)器一樣，調(diào)節(jié)器可以獲得極大的開環(huán)放大系數(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差。 由此可見，比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)，互相補(bǔ)充。 圖4-9繪出了當(dāng)PI調(diào)節(jié)器的輸入信號為一般函數(shù)時（調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載突加時，偏差電壓Un即為此波形），調(diào)節(jié)器的輸出動態(tài)過程。輸出波形中比例部分和Uin成正比

10、，積分部分是Uin對時間的積分曲線，PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uex即為這兩部分的和()。可見，Uex既具有快速響應(yīng)性能，又可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。,圖4-9 一般信號輸入時PI調(diào)節(jié)器的輸出特性,某調(diào)速系統(tǒng)的組成如圖4-10所示，由于系統(tǒng)采用了PI調(diào)節(jié)器，必然能做到無靜差調(diào)速，所以下面只著重分析系統(tǒng)抗負(fù)載擾動的動態(tài)過渡過程（其過渡過程曲線見圖4-11）。,圖4-10采用PI調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng),圖4-11 采用PI調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)突加負(fù)載時的過渡過程 曲線1比例部分的輸出 曲線2積分部分的輸出 曲線3比例積分的輸出,當(dāng)負(fù)載由TL1突增到TL2時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電動轉(zhuǎn)矩而使轉(zhuǎn)速n下降，轉(zhuǎn)速反饋電壓Un隨之下

11、降，使調(diào)節(jié)器輸入偏差Un 0，于是引起PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程。 在調(diào)節(jié)過程的初始階段，比例部分立即響應(yīng)，輸出KpUn，它使控制電壓Uct增加U ct1，經(jīng)整流后整流輸出電壓Ud增加Ud1。其大小與轉(zhuǎn)速偏差n成正比， n越大，Uct1（Ud1)越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，從而使轉(zhuǎn)速沿著曲線緩慢下降。積分部分的輸出電壓Uct2與Un對時間的積分成正比，即 或 （4-19） 在初始階段，由于n（Un）較小，所以積分部分的輸出增長緩慢，如圖4-11中曲線2所示。當(dāng)n達(dá)到最大值nmax時，比例部分的輸出Uct1達(dá)到最大值，積分部分輸出Uct2的增長速度最大。此后，轉(zhuǎn)速開始回升，n（Un）逐漸減小，比例部分的輸出U

12、ct1也逐漸減小，積分部分輸出Uct2的增長速度逐漸降低，但其數(shù)值本身仍然是向上增長的，并對轉(zhuǎn)速的回升起主要作用，直至轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原值，n=0，U=0，此時Uct2停止增長，并保持在這個數(shù)值上，而比例部分輸出Uct1衰減為零。這樣積分作用的結(jié)果最終使Uct比原穩(wěn)態(tài)值Uct1高出Uct成為Uct2,進(jìn)而增加了整流電壓Ud，從而使轉(zhuǎn)速回到原來的穩(wěn)態(tài)值上，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)。,總的Uct變化曲線為曲線1和曲線2相加。在整個調(diào)節(jié)過程中，初始和中間階段比例部分的調(diào)節(jié)起主要作用，它迅速抑制轉(zhuǎn)速的下降，使轉(zhuǎn)速回升。在調(diào)節(jié)過程的后期，轉(zhuǎn)速降落已很小，比例調(diào)節(jié)的作用已不顯著，而積分調(diào)節(jié)作用上升到主要地位，并依靠

13、它最終消除靜差。 從上述的系統(tǒng)抗負(fù)載擾動過程變化曲線可以看出，無靜差調(diào)速系統(tǒng)只是在穩(wěn)態(tài)上的無靜差，在動態(tài)時（即過渡過程中）還是有差的。一般衡量調(diào)速系統(tǒng)抗擾過程的動態(tài)性能指標(biāo)主要有最大動態(tài)速降nmax和恢復(fù)時間tv(見圖4-11)。 比例積分調(diào)節(jié)器的等效放大系數(shù)在動態(tài)和穩(wěn)態(tài)時是不同的。在動態(tài)時放大系數(shù)較小，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的需要；在穩(wěn)態(tài)時放大系數(shù)很大，以滿足系統(tǒng)無靜差的需要。所以比例積分調(diào)節(jié)器很好地解決了系統(tǒng)動、穩(wěn)態(tài)之間的矛盾，因而在調(diào)速系統(tǒng)和其它控制系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。,二、拖動控制系統(tǒng)的應(yīng)用 圖4-12是電梯拖動控制系統(tǒng)的原理圖。主驅(qū)動曳引電動機(jī)經(jīng)減速器與曳引輪連接，曳引輪兩側(cè)懸掛轎廂和

14、對重，測速發(fā)電機(jī)與電動機(jī)同軸安裝，其輸出的電壓uf 與轉(zhuǎn)速n成正比，uf 作為系統(tǒng)的反饋電壓與給定電壓ug進(jìn)行比較，得出偏差信號u，經(jīng)電壓放大器放大成uK，再經(jīng)功率放大電路得到電動機(jī)的電樞電壓ua（對于交流電動機(jī)還有頻率f）。,圖4-12 電梯拖動控制系統(tǒng)原理圖,當(dāng)電梯需要運(yùn)行時，系統(tǒng)接收到起動信號，該信號使電源接通，繼而功率驅(qū)動部分得電，則曳引電動機(jī)具備了工作的條件；同時，速度曲線發(fā)生器開始工作，即給出相應(yīng)的代表速度的電壓信號ug，該信號是預(yù)先設(shè)計(jì)好的，如圖中的曲線所示。在曳引電動機(jī)啟動的初始階段，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速n還沒有建立起來，測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓uf幾乎為0，則差值u=uguf較大，于是

15、經(jīng)電壓、功率放大后，電機(jī)在較大的電樞電壓ua作用下很快啟動，并逼近期望的速度曲線。 若電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由于某種原因突然下降（例如：電源波動或?qū)к壊恢钡龋?，該系統(tǒng)就會出現(xiàn)以下控制過程： nufu =（ug-uf ）uKuan 控制的結(jié)果是使電機(jī)轉(zhuǎn)速回升，達(dá)到期望值為止。 在本系統(tǒng)中，電動機(jī)是控制對象，電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速n是被控量。轉(zhuǎn)速n經(jīng)測速發(fā)電機(jī)測出并轉(zhuǎn)換成適量的電壓后，再經(jīng)反饋通道送至電壓放大器的入端與速度給定電壓比較后，控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。,第二節(jié) 速度、位置檢測裝置,在自控系統(tǒng)中，檢測裝置所起的作用相當(dāng)于人的感覺器官，它們每時每刻都要完成對各種信息的測量，再將測得的大量

16、信息通過轉(zhuǎn)換、加工或處理，給自動控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供有效的數(shù)據(jù)，用以完成控制過程、生產(chǎn)過程以及工藝管理、質(zhì)量檢測和安全方面的控制?？梢?，檢測裝置在自動控制領(lǐng)域中占有重要的地位。 速度檢測裝置 （一）測速發(fā)電機(jī) 測速發(fā)電機(jī)是把機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號的微型電機(jī)。在自 動控制系統(tǒng)和模擬計(jì)算裝置中，作為檢測元件、解算元件和角加速度信號元件等，測速發(fā)電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。 在交流、直流調(diào)速系統(tǒng)中，利用測速發(fā)電機(jī)形成速度反饋通道以構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以大大改善系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能，提高系統(tǒng)精度，并能明顯減弱參數(shù)變化和非線性因素對系統(tǒng)性能的影響。而在解算裝置中，測速發(fā)電機(jī)又可作為解算元件，作

17、積分、微分運(yùn)算。目前應(yīng)用的測速發(fā)電機(jī)主要有直流測速發(fā)電機(jī)、交流測速發(fā)電機(jī)和霍爾效應(yīng)測速發(fā)電機(jī)等。 測速發(fā)電機(jī)的電氣圖形符號如圖4-13所示。,圖4-13 測速發(fā)電機(jī)的圖形符號 a）直流測速發(fā)電機(jī) b）他勵式直流測速發(fā)電機(jī) c）永磁式直流測速發(fā)電機(jī) d）交流測速發(fā)電機(jī),1直流測速發(fā)電機(jī) 直流測速發(fā)電機(jī)就是專門測量轉(zhuǎn)速用的微型直流發(fā)電機(jī)。它的結(jié)構(gòu)與直流電動機(jī)相似，由轉(zhuǎn)子、定子及電刷和換向器組成。其中永磁式直流測速發(fā)電機(jī)采用永久磁鐵作磁極，其結(jié)構(gòu)見圖4-14。,圖4-14 永磁式直流測速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖,圖4-14中的轉(zhuǎn)子繞組僅畫出了一個（實(shí)際有多個），它與電樞共同組成轉(zhuǎn)子，永久磁鐵作為磁極構(gòu)成一個

18、磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律分布的磁場，電刷與換向器實(shí)現(xiàn)滑動的電接觸，將發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電壓向外送出。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，任何一個線圈在永久磁鐵構(gòu)成的磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律變化的磁場中旋轉(zhuǎn)時，感應(yīng)電壓隨轉(zhuǎn)角的變化也成正弦規(guī)律變化。這樣，在恒速下電壓是正弦變化的。由于轉(zhuǎn)子線圈與換向器相連接，所以可以起到整流的作用，使輸出的電壓成為脈動的直流電壓。因?yàn)槎鄠€轉(zhuǎn)子繞組所產(chǎn)生的電壓為相位不同的正弦電壓，而每一個繞組又是均勻的分布在電樞上，因此，從電刷上輸出的電壓基本上是直流電壓，其交流紋波僅有23%。 當(dāng)直流測速發(fā)電機(jī)空載工作時，由于勵磁磁通主要由永久磁鐵提供，可以認(rèn)定是恒定的，因此，發(fā)電機(jī)輸出電壓與電樞的轉(zhuǎn)速成

19、正比，即 Uex=K （4-1） 式中 K比例系數(shù) 角速度 因此，就可以根據(jù)測得的輸出電壓大小，得知被測轉(zhuǎn)速。 當(dāng)直流測速發(fā)電機(jī)有負(fù)載時，電樞中的旋轉(zhuǎn)線圈便會產(chǎn)生電流，該電流產(chǎn)生的磁通與永久磁鐵的勵磁磁通相互作用，消弱了勵磁磁通，破壞了輸出電壓與轉(zhuǎn)速的線性度，使發(fā)電機(jī)的輸出特性產(chǎn)生誤差。為了提高直流發(fā)電機(jī)的測速精度，應(yīng)盡可能使測速發(fā)電機(jī)在低負(fù)載下工作，即工作在轉(zhuǎn)速變化范圍小而負(fù)載電阻較大的場合。,由于永磁式直流測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，溫度變化對激磁磁通的影響小，所以在小型測速機(jī)中應(yīng)用很廣，特別是隨著高性能永磁材料的發(fā)展，使永磁式直流測速發(fā)電機(jī)系列得到迅速發(fā)展。 圖4-15是直流測速發(fā)電機(jī)的

20、輸出特性曲線。其中：RL為負(fù)載電阻，當(dāng)RL=時，測速機(jī)空載，隨著RL的減小，特性曲線的斜率變小。,圖4-15 直流測速發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線,直流測速發(fā)電機(jī)具有線性度好、靈敏度高以及輸出信號強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動化檢測中被廣泛的應(yīng)用于轉(zhuǎn)速檢測和電機(jī)拖動閉環(huán)控制系統(tǒng)中。 一般自動控制系統(tǒng)對直流測速發(fā)電機(jī)的主要要求是： 1）輸出電壓要與轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)性關(guān)系，正、反轉(zhuǎn)時特性一樣； 2）輸出特性的靈敏度高； 3）輸出電壓的紋波??； 4）電機(jī)的慣量小。 另外還要求高頻干擾小、噪音小、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、體積小和重量輕等。 在直流測速發(fā)電機(jī)上，為了從電樞上取得輸出電壓，必不可少的要設(shè)置換相器和電刷，這就帶來了換

21、相器與電刷的磨擦、電壓波動和噪聲等問題。為了解決此類問題，給控制系統(tǒng)提供高性能的檢測裝置，人們設(shè)計(jì)了新型測速發(fā)電機(jī)，例如：無刷式直流測速發(fā)電機(jī)，霍爾式無刷直流測速發(fā)電機(jī)等。,圖4-16是霍爾式無刷直流測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理圖。為了產(chǎn)生正弦函數(shù)的電壓，讓兩極已經(jīng)磁化了的鐵淦氧磁鐵旋轉(zhuǎn)，形成按正弦函數(shù)規(guī)律分布的旋轉(zhuǎn)磁場，利用互成直角固定安裝的兩個霍爾元件來檢測磁場，同時通過與定子線圈中產(chǎn)生的和電壓成正比的電流，獲得與角速度成正比而又沒有脈動成分的直流電壓。,圖4-16 霍爾式無刷直流測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理圖,2交流測速發(fā)電機(jī) 交流測速發(fā)電機(jī)包括同步測速發(fā)電機(jī)和異步測速發(fā)電機(jī)兩大類。 （1）同步測速

22、發(fā)電機(jī) 分為永磁式、感應(yīng)子式和脈沖式三種。 永磁式交流測速發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一臺單相永磁轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī)，定子繞組感應(yīng)的交變電勢的大小和頻率都隨輸入信號（轉(zhuǎn)速）的變化而變化，即 （4-2） （4-3） 式中 =一常系數(shù)； 電機(jī)極對數(shù)； 定子繞組每相匝數(shù)； 定子繞組基波繞組系數(shù)； 電機(jī)每極下基波磁通的幅值。 永磁式交流測速發(fā)電機(jī)，由于感應(yīng)電勢的頻率隨轉(zhuǎn)速而改變，致使電機(jī)本身的阻抗和負(fù)載阻抗均隨轉(zhuǎn)速而變化，所以這種測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓不再和轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。因此，永磁式交流測速發(fā)電機(jī)盡管結(jié)構(gòu)簡單，也沒有滑動接觸，但是不適用于自動控制系統(tǒng)，通常只作為指示式轉(zhuǎn)速計(jì)。,感應(yīng)子式測速發(fā)電機(jī)和脈沖式測速發(fā)電機(jī)的工

23、作原理基本相同，都是利用定、轉(zhuǎn)子齒槽相互位置的變化，使輸出繞組中的磁通發(fā)生脈動，從而感應(yīng)出電勢。從感應(yīng)子式測速發(fā)電機(jī)的工作原理看，它們和永磁式同步測速發(fā)電機(jī)一樣，由于電勢的頻率隨轉(zhuǎn)速而變化，致使負(fù)載阻抗和電機(jī)本身的內(nèi)阻抗大小均隨轉(zhuǎn)速而改變，所以也不宜用于自動控制系統(tǒng)中。但是，如果采用二極管對這種測速發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓進(jìn)行橋式整流，則可以取整流輸出的直流電壓作為速度信號用于自動控制系統(tǒng)。 脈沖式測速發(fā)電機(jī)是以脈沖頻率作為輸出信號的，由于輸出電壓的脈沖頻率和轉(zhuǎn)速保持嚴(yán)格的正比關(guān)系，所以也屬于同步發(fā)電機(jī)類型。其特點(diǎn)是輸出信號的頻率相當(dāng)高，即使在較低的轉(zhuǎn)速下（如每分鐘幾轉(zhuǎn)或幾十轉(zhuǎn)）也能輸出較多的脈沖

24、數(shù)，因而以脈沖個數(shù)顯示的速度分辨力就比較高，適用于速度比較低的調(diào)速系統(tǒng)，特別適用于鑒頻鎖相的速度控制系統(tǒng)。,（2）異步測速發(fā)電機(jī) 按照結(jié)構(gòu)可分為鼠籠轉(zhuǎn)子和空心杯形轉(zhuǎn)子兩種。 鼠籠轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機(jī)的靈敏度高，但線性度差，相位誤差大，剩余電壓高，一般用在對精度要求不高的系統(tǒng)中?？招谋无D(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)的精度比鼠籠式要高得多，是目前應(yīng)用最廣的異步測速發(fā)電機(jī)。 空心杯形轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-17所示。轉(zhuǎn)子是一個薄壁非磁性空心杯，因此轉(zhuǎn)動慣量很小。為了減小誤差，使輸出特性的線性度好，性能穩(wěn)定，其轉(zhuǎn)子電阻通常采用電阻率較大和溫度系數(shù)較低的材料制成，如硅錳青銅、錫鋅青銅、磷青銅等。杯的內(nèi)外由內(nèi)定子和外

25、定子構(gòu)成磁路。,圖4-17 空心杯形轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu),圖4-18是空心杯轉(zhuǎn)子交流測速發(fā)電機(jī)工作原理圖。在定子上安放了兩套彼此相差90的繞組，F(xiàn)W作為勵磁繞組，接于單相額定交流電源，CW作為工作繞組（又稱輸出繞組），接入測量儀器作為負(fù)載。交流電源以旋轉(zhuǎn)的杯形轉(zhuǎn)子為媒介，在工作繞組上便感應(yīng)出數(shù)值與轉(zhuǎn)速成正比，頻率與電網(wǎng)頻率相同的電勢。,圖4-18 空心杯轉(zhuǎn)子交流測速發(fā)電機(jī)工作原理圖 a）轉(zhuǎn)子靜止時 b）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,下面分析輸出電壓U0與轉(zhuǎn)速n成正比的原理。 為方便起見，先將杯形轉(zhuǎn)子看成是一個導(dǎo)條數(shù)目非常多的籠型轉(zhuǎn)子，當(dāng)頻率為f1的勵磁電壓Uf加在繞組FW上，在測速發(fā)電機(jī)內(nèi)、外定子之間的氣隙中便

26、產(chǎn)生一個與FW軸線一致的頻率為f1的脈動磁通f， f =fmSint （4-4） 如果轉(zhuǎn)子靜止不動，則類似一臺變壓器，勵磁繞組相當(dāng)于變壓器的一次側(cè)繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的二次側(cè)繞組。磁通f在杯形轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢并引起渦流，渦流產(chǎn)生的磁通將阻礙f的變化，其合成磁通1的軸線仍與勵磁繞組的軸線重合，而與輸出繞組CW的軸線相互垂直，故不會在輸出繞組上感應(yīng)出電勢，所以輸出電壓U0=0，如圖4-18a所示。但如果轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，則杯形轉(zhuǎn)子還要切割磁通1，進(jìn)而產(chǎn)生切割電勢e2p及電流i2p，如圖4-18b所示。因e=Blv，考慮到B與fm成正比,U與 n成正比，故e2p的有效值E2p

27、與 m及 n成正比，即 E2pfmn （4-5） 當(dāng)勵磁電壓Uf一定時，fm基本不變， 因?yàn)?Uf=4.44f1W1f （4-6） 故 E2pn （4-7） 由e2p產(chǎn)生的電流i2p也要產(chǎn)生一個脈動磁通2，其方向正好與輸出繞組Cw的軸線重合，且穿過CW，于是在輸出繞組CW上感應(yīng)出變壓器電勢e0，其有效值Eo與磁通2成正比，即 E02 （4-8） 2E2p （4-9） 將式（4-9）及式（4-7）帶入式（4-8） 可得 E0n 或者說 U0= E0=Kn （4-10） 上式說明：在勵磁電壓Uf一定的情況下，當(dāng)輸出繞組的負(fù)載很小時，異步測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓U0 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n成正比，其輸出特性曲線

28、如圖4-13圖4-19所示。,圖4-19 異步測速發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線,（二）旋轉(zhuǎn)編碼器 旋轉(zhuǎn)編碼器俗稱碼盤，它是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，用以測量轉(zhuǎn)動量（主要是轉(zhuǎn)角），并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號。旋轉(zhuǎn)編碼器有兩種基本形式，即增量式編碼器和絕對值式編碼器（常被稱為增量碼盤和絕對值碼盤）。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)，編碼器又分為接觸式、光電式和電磁式等類型。其中接觸式是一種最老的轉(zhuǎn)角測量元件，目前已很少采用。光電式編碼器是目前用得較多的一種，它沒有觸點(diǎn)磨損，允許轉(zhuǎn)速高，精度高，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格貴。電磁式編碼器同樣是一種無接觸式的碼盤，具有壽命長、轉(zhuǎn)速高、精度高等

29、優(yōu)點(diǎn)，是一種有發(fā)展前途的直接編碼式測量元件。下面只重點(diǎn)介紹在電梯系統(tǒng)中常用的光電式編碼器。 1光電式增量編碼器 光電式增量編碼器的結(jié)構(gòu)原理如圖4-20所示。圖4-20a中的最大部分是一個圓盤，圓盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀窄縫，故稱為窄縫圓盤，節(jié)距為L。與圓盤對應(yīng)的還有兩組檢測窄縫（組與組），它們的節(jié)距和圓盤上的節(jié)距是相等的。檢測窄縫與圓盤的配置如圖4-20b所示。 、兩組檢測窄縫的位置錯開14節(jié)距，其目的是使A、B兩個光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號在相位上相差90。兩組檢測窄縫是固定不動的，圓盤與被測軸相連。,圖4-20 光電式增量編碼器的結(jié)構(gòu)原理,當(dāng)圓盤隨著被測軸轉(zhuǎn)動時（檢測窄縫不動），光線便透過圓盤窄

30、縫和檢測窄縫照到光電轉(zhuǎn)換器A和B上，于是A和B就輸出兩個相位相差90的近似正弦波的電信號，電信號經(jīng)過邏輯電路處理、計(jì)數(shù)后就可以辨別轉(zhuǎn)動方向，得到轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。 光電式編碼器的信號處理線路方框圖見圖4-21，信號波形見圖4-22。,圖4-21 光電式編碼器的信號處理線路方框圖,圖4-22 光電式編碼器的信號波形圖,從圖4-20可以看出，在圖示位置基礎(chǔ)上正轉(zhuǎn)時（順時計(jì)方向），通過組檢測窄縫的光從中間值開始越來越少，而反轉(zhuǎn)時通過組的光越來越多。從圖示位置開始，無論正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，通過組檢測窄縫的光都是由最少到最多。 若圓盤正轉(zhuǎn)，則光電轉(zhuǎn)換器輸出信號的相位關(guān)系和波形如圖4-22（1）所示，信號b比a越前90

31、，經(jīng)過邏輯電路只輸出正轉(zhuǎn)的脈沖信號f。反轉(zhuǎn)時，a越前 b 90，波形如圖4-22（2），此時只輸出反轉(zhuǎn)脈沖信號。這些脈沖送給可逆計(jì)數(shù)器累計(jì)，就可測出旋轉(zhuǎn)角度。若記下單位時間的脈沖數(shù)，就可以測量轉(zhuǎn)速。需說明的是，增量式碼盤輸出的數(shù)字是表示相對于某個基準(zhǔn)點(diǎn)的相對轉(zhuǎn)角，即對于這個基準(zhǔn)位置碼盤所增加（或減少）的角度數(shù)量，所以稱為增量式碼盤。 碼盤的分辨能力主要取決于碼盤轉(zhuǎn)一周時產(chǎn)生的脈沖數(shù)。圓盤上分割的窄縫越多，產(chǎn)生的脈沖數(shù)就越多，分辨力也就越高。增量式碼盤一般每轉(zhuǎn)可產(chǎn)生5005000個脈沖，最高可達(dá)幾萬個脈沖。分辨力高的碼盤，直徑也大，可以分割到更多的縫隙。此外，對光電轉(zhuǎn)換器輸出信號進(jìn)行邏輯處理，可

32、以得到兩倍頻和四倍頻的脈沖信號，從而提高碼盤的分辨率。通常稱這種倍頻電路為電子細(xì)分線路。 碼盤的分辨能力還可以用它所能分辨到的最小角度來表示，即每一個脈沖所對應(yīng)的圓心角，通常稱為測量精度。如：某個碼盤，轉(zhuǎn)一周時輸出的脈沖數(shù)為1024個（即窄縫數(shù)），則其分辨角為 （/脈沖）=0.352 碼盤的分辨角度越小，則分辨力越高。,2絕對值編碼器 絕對值編碼器由三大部分組成（見圖4-23），它包括旋轉(zhuǎn)的碼盤、光源和光電敏感元件。碼盤上有按一定規(guī)律分布的由透明和不透明區(qū)構(gòu)成的光學(xué)碼道圖案，它們是由涂有感光乳劑的玻璃質(zhì)（水晶）圓盤利用光刻技術(shù)制成的。光源是超小型的鎢絲燈泡或者是一個固定光源。檢測光的元件是光敏

33、二極管或光敏三極管等光敏元件。,圖4-23 光電式絕對值編碼器,光源的光通過光學(xué)系統(tǒng)，穿過碼盤的透光區(qū)，最后與窄縫后面的一排徑向排列的光敏元件耦合，使輸出為邏輯“1”；若被不透明區(qū)遮擋，則光敏元件輸出低電平，代表邏輯“0”。對于碼盤的不同位置，每個碼道都有自己的邏輯輸出，各個碼道的輸出編碼組合就表示碼盤的這個轉(zhuǎn)角位置。 對于各碼道的輸出信號，有幾種不同的編碼方式。圖4-24為二進(jìn)制編碼盤，每一個碼道代表二進(jìn)制的一位，最外層的碼道為二進(jìn)制的最低位，越向里層的碼道其代表的位數(shù)即“權(quán)”越高，最高位在最里層。之所以這樣分配是因?yàn)樽畹臀坏拇a道要求分割的明暗段數(shù)最多，而最外層周長最大，容易分割。顯然，碼盤

34、的分辨力與碼道多少有關(guān)。如果用N表示碼盤的碼道數(shù)目，即二進(jìn)制位數(shù)，則角度分辨力為 目前絕對值碼盤一般為19位，高精度的可達(dá)21位。,圖4-24 二進(jìn)制編碼盤,采用二進(jìn)制編碼有一個嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即在兩個位置交換處可能產(chǎn)生很大的誤差。例如，在0000和1111相互換接的位置，可能出現(xiàn)從0000一1111的各種不同的數(shù)值，因而引起很大的誤差。在其它位置也有類似的現(xiàn)象。這種誤差叫非單值性誤差或模糊。對這種現(xiàn)象可以采用特殊代碼來消除。常用的一種編碼方法叫循環(huán)碼（例如格雷碼）。采用二進(jìn)制循環(huán)碼格雷碼的碼盤示意圖見圖4-25。循環(huán)碼是無權(quán)碼，其特點(diǎn)為相鄰兩個代碼間只有一位數(shù)變化，即二進(jìn)制數(shù)有一個最小位數(shù)的增量

35、時，只有一位改變狀態(tài)，因此產(chǎn)生的誤差不超過最小的“l(fā)”個單位。但是，將格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進(jìn)制碼需要一個附加的邏輯處理轉(zhuǎn)換裝置。,圖4-25 二進(jìn)制循環(huán)碼盤（格雷碼盤）,位置檢測裝置 在電梯運(yùn)行過程中，為獲取轎廂的位置、速度、運(yùn)行方向等信號，完成對電梯的控制，需要設(shè)置許多電子開關(guān)、機(jī)械開關(guān)和檢測裝置。通過這些裝置測出控制電梯運(yùn)行也是影響電梯性能的最重要的控制信號，這些信號包括：強(qiáng)迫換速、急停、門機(jī)控制、檢修與照明、層站顯示、門廳呼梯、校正、換速與平層等。其中換速平層信號用于調(diào)速裝置的控制，有著嚴(yán)格的時間和空間的關(guān)系，是影響電梯性能的最重要信號。 在電梯中經(jīng)常使用的位置檢測裝置按照傳感器的類型可分

36、為接觸式和非接觸式兩種。接觸式傳感器能夠獲取兩個物體是否已經(jīng)接觸的信號；而非接觸式傳感器能夠判別在某一個范圍內(nèi)是否有某一物體存在或通過光、磁等信號辨別運(yùn)動物體的位置。 接觸式傳感器 接觸式傳感器多用行程開關(guān)和微動開關(guān)等觸點(diǎn)器件構(gòu)成。在電梯系統(tǒng)中多用于接觸式門保護(hù)和限位保護(hù)中。 1行程開關(guān) 行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖4-26所示。 當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動部件與擋塊1或推桿2碰撞時，使觸頭3、觸頭4動作，并使觸頭的原有狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而將有關(guān)的電信號送出。觸頭的通斷速度與運(yùn)動部件推動擋塊或推桿的速度有關(guān)。,圖4-26 行程開關(guān)的結(jié)構(gòu) 1擋塊 2推桿 3動斷觸點(diǎn) 4動合觸點(diǎn) 5彈簧片,2微動開關(guān) 由微動開關(guān)組成的

37、位置傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、工作靈敏等特點(diǎn)，經(jīng)常用于檢測物體位置的傳感器構(gòu)造和分布形式如圖4-27所示。,圖4-27 微動開關(guān) a)構(gòu)造 b)分布形式,非接觸式傳感器 在電梯運(yùn)行中，為使轎廂到達(dá)預(yù)定?？空?，需要提前一定的距離把快速運(yùn)行的電梯速度切換為平層前的慢速運(yùn)行，這種平層時自動?？康目刂蒲b置稱為換速平層裝置（也稱井道信息裝置）。為了便于與繼電器配合，傳感器最常用干簧管傳感器和雙穩(wěn)態(tài)磁開關(guān)。前者使用隔磁板（也稱橋板）進(jìn)行隔磁，后者使用圓形永久磁鐵（也稱磁豆）進(jìn)行觸發(fā)。 1干簧管傳感器 80年代中期前采用永磁式干簧管傳感器作為開關(guān)器件的換速平層裝置。其中隔磁用的鐵板稱為隔磁板或橋板，它們通過

38、支架固定在導(dǎo)軌上。當(dāng)轎廂運(yùn)動時；安裝在轎廂頂部的干簧管U形槽恰好使隔磁板通過，從而引起干簧管的接點(diǎn)切換。 干簧管傳感器與隔磁板的位置如圖4-28所示。,圖4-28 干簧管傳感器與隔磁板的位置 1平層裝置 2傳感器 3隔磁板 4支架 5導(dǎo)軌 6接線軟管 7轎廂頂,換速平層裝置中的換速傳感器和平層傳感器在結(jié)構(gòu)上是相同的，均由殼體、永久磁鐵和干簧管三部分組成。這種傳感器相當(dāng)于一只永磁式繼電器，也稱為永磁感應(yīng)開關(guān)或干簧管傳感器，其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖4-29所示。圖4-29a表示未放入永久磁鐵2時，干簧管3的觸點(diǎn)由于沒有受到外力的作用，其常開接點(diǎn)4是斷開的，常閉接點(diǎn)5是閉合的。圖4-29b表示把永久磁鐵

39、2放進(jìn)傳感器后，干簧管的常開接點(diǎn)4閉合，常閉接點(diǎn)5斷開，這一情況相當(dāng)于電磁繼電器得電動作。圖4-29c表示當(dāng)外界把一塊具有高導(dǎo)磁系數(shù)的隔磁板7插入永久磁鐵和干簧管之間時，由于永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場被隔磁板旁路，干簧管的接點(diǎn)5失去外力的作用，恢復(fù)到圖4-29a的狀態(tài)，這一情況相當(dāng)于電磁繼電器失電復(fù)位。根據(jù)干簧管傳感器這一工作特性和電梯運(yùn)行特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造出來的換速平層裝置，利用固定在轎架或?qū)к壣系膫鞲衅髋c隔磁板之間的相互配合，可以實(shí)現(xiàn)位置檢測功能，為各種控制方式的電梯提供了預(yù)定?？空緯r提前一定距離換速、平層?？康目刂菩盘?。提前換速點(diǎn)與停靠站樓面的距離與電梯的額定運(yùn)行速度有關(guān)，速度越快，距離越長。一般可

40、按表4-1的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。,圖4-29干簧管傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理 a）放入永久磁鐵之前 b）放入永久磁鐵之后 c）插入隔磁板之后 殼體 2磁鐵 3干簧管 4常開接點(diǎn) 5常閉接點(diǎn) 6磁力線 7隔磁板,2雙穩(wěn)態(tài)磁性開關(guān) 80年代中期以來，多采用雙穩(wěn)態(tài)磁性開關(guān)（以下簡稱雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)）作為電梯換速平層裝置的器件。這種裝置是由位于轎頂上的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)和位于井道的圓柱形永久磁鐵（以下簡稱磁豆）構(gòu)成，如圖4-30所示。,圖4-30 雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)換速平層裝置 1雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)座板固定架 2磁豆固定橫梁 3雙穩(wěn)態(tài)開關(guān) 4磁豆固定塑料架 5磁豆 6雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)座板,圖4-31 雙穩(wěn)態(tài)開關(guān) 1殼體 2干簧管 3方塊磁鐵 4引

41、出線,雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。其中兩只方塊磁鐵的N極和S極構(gòu)成一個閉合的磁場回路，它類似于兩只電池順向串接成的電路。兩只方塊磁鐵構(gòu)成的磁場力用于克服干簧管內(nèi)接點(diǎn)的彈力，使干簧管接點(diǎn)維持?jǐn)嚅_或閉合中的某一狀態(tài)。只有電梯在上下運(yùn)行中，當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近或路過磁豆，磁豆N和S極之間的磁場與兩只方塊磁鐵構(gòu)成的磁場相疊加的結(jié)果，才能使干簧管的接點(diǎn)翻轉(zhuǎn)變態(tài)，以此控制相關(guān)電路。 兩只方塊磁鐵的N和S極所構(gòu)成的磁場強(qiáng)度，與單個方塊磁鐵的磁場強(qiáng)度及兩只方塊磁鐵的距離有關(guān)，如果構(gòu)成的磁場強(qiáng)度太強(qiáng)，則雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近或路過磁豆時，干簧管的接點(diǎn)狀態(tài)不會翻轉(zhuǎn)，如果磁場強(qiáng)度太弱，則不能使接點(diǎn)維持翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)。因此雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)

42、對方塊磁鐵、干簧管和磁豆的安裝位置以及尺寸等的質(zhì)量要求都比較嚴(yán)格。 實(shí)際使用過程中，當(dāng)電梯向上行時，雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近或路過磁豆的S極時動作，接近或路過N極時復(fù)位。反之電梯向下運(yùn)行時雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)接近和路過磁豆的N極時動作，接近或路過S極時復(fù)位，以此輸出電信號，實(shí)現(xiàn)控制電梯到站提前換速或平層?？康墓δ堋ｋp穩(wěn)態(tài)開關(guān)與磁豆的距離應(yīng)控制在68mm之間。 雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)是當(dāng)前廣泛應(yīng)用微機(jī)于電梯控制中不可缺少的重要一環(huán)。綜述其工作原理，即裝于電梯轎廂上的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)隨著電梯轎廂運(yùn)行而經(jīng)過井道內(nèi)各個層樓的永久磁鐵（磁豆）時的變化量經(jīng)“異或非”電路而轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號，并輸入計(jì)算機(jī)的比較環(huán)節(jié)，進(jìn)而決定出電梯的運(yùn)行方向。這種

43、方法快速而準(zhǔn)確，必將隨著電梯控制系統(tǒng)中微機(jī)控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展。,第三節(jié) 直流電梯的速度閉環(huán)控制,早期的電梯多采用直流拖動控制系統(tǒng)。因?yàn)橹绷麟娞菟俣瓤臁⑹孢m感好、平層精度高。目前這種系統(tǒng)在梯速大于2.0m/s的電梯中仍有應(yīng)用（包括有齒輪的和無齒輪的）。 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由下式表示： （4-11） 式中：Ua 電機(jī)進(jìn)線端的電壓 Ia 電樞電流 Ra 電樞電阻 Rt 外接調(diào)整電阻； Ce 電勢系數(shù) 勵磁磁通 由上式可知，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要與輸入電機(jī)的端電壓、外接調(diào)整電阻及勵磁磁通有關(guān)，只要改變其中的某個參數(shù)，均可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中改變端電壓Ua比較理想，因?yàn)椴捎昧碎]環(huán)控制的直流調(diào)速方法，在

44、不同電壓下的特性曲線均是平行的，即在同一電壓下負(fù)載變化時，其轉(zhuǎn)速變化不大，特別是用比例積分調(diào)節(jié)控制規(guī)律時，可以使靜態(tài)速降為0。 直流電梯的拖動控制系統(tǒng)通常有兩種：一是用發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī)-電動機(jī)拖動控制系統(tǒng)（如圖4-32所示）；二是變流裝置直接供電的晶閘管-電動機(jī)拖動控制系統(tǒng)（如圖4-33所示）。兩者都是利用調(diào)整電動機(jī)端電壓Ua的方法進(jìn)行調(diào)速。前者是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓（即電動機(jī)的端電壓）進(jìn)行調(diào)速，簡稱為晶閘管（可控硅）勵磁控制系統(tǒng)；后者是利用靜止變流裝置（三相晶閘管整流），把交流變?yōu)榭煽氐闹绷?，供給直流電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。顯然，圖4-33所示的拖動控制系統(tǒng)省去

45、了直流發(fā)電機(jī)組，因此降低了能耗和造價，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。,圖4-32 晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī)-電動機(jī)拖動控制系統(tǒng),圖4-33 變流裝置直接供電的晶閘管-電動機(jī)拖動控制系統(tǒng),上述兩種直流電梯的控制系統(tǒng)中都采用了晶閘管變流裝置，盡管這種裝置使得控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性有了明顯的提高，在技術(shù)性能上顯出較大的優(yōu)越性，但也有其弱點(diǎn)，首先，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，不允許電流反向，使系統(tǒng)的可逆運(yùn)行困難，因此需要正、反向運(yùn)行的場合，必須采用正、反兩組整流電路，所用的變流設(shè)備需要增加一倍。其次，晶閘管元件對過電壓、過電流以及過高的電壓、電流變化率（du/dt和di/dt）都十分敏感，其中任何一項(xiàng)指標(biāo)超過允許值都可能在

46、很短的時間內(nèi)損壞元件，因此，必須有可靠的保護(hù)裝置和復(fù)合要求的三繞條件，而且在元件選擇時還應(yīng)該留有適當(dāng)?shù)挠嗟亍Ｗ詈?，?dāng)系統(tǒng)處在深調(diào)速時（即轎低速運(yùn)行），晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的高次斜波電流成分，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備。當(dāng)晶閘管調(diào)速設(shè)備在電網(wǎng)中中所占容量的比重較大時，就會造成電力公害，因此，必須采取無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。,一、晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī)-電動機(jī)拖動控制系統(tǒng) 圖4-34是一快速直流電梯速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖，它采用閉環(huán)控制方法，在給定環(huán)節(jié)與速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中都采用了比例積分控制規(guī)律。 系統(tǒng)中的給定信號（亦稱指令信號），一般是典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。給

47、定電源經(jīng)分壓電阻后給出的是階躍信號，再經(jīng)積分轉(zhuǎn)換變成了軟化處理后圓滑的梯形信號。測速發(fā)電機(jī)可以取得與電梯速度成正比的電壓信號。速度給定信號與測速機(jī)輸出的電壓比較后得到偏差信號之后，送到具有比例積分的速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行放大調(diào)節(jié)。要求調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的響應(yīng)過程既快又穩(wěn)，不能引起響應(yīng)信號的振蕩。然后放大后的輸出信號加到反并聯(lián)的兩組觸發(fā)器上，使兩組觸發(fā)器同時得到兩個符號相反、大小相等的控制信號，控制兩組觸發(fā)器的輸出脈沖，同時向相反方向作相等角度的移動，用以控制可控硅整流器的輸出電壓的大小和極性。晶閘管整流器的輸出電壓控制直流發(fā)電機(jī)的勵磁磁通，使發(fā)電機(jī)電樞的輸出電壓隨之變化，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨發(fā)電機(jī)的輸出電壓而變化，最

48、終使速度跟隨給定的速度曲線變化，達(dá)到速度自動調(diào)節(jié)的目的。,圖4-34 快速直流電梯速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖,在該系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器輸出一個正電壓時，與測速發(fā)電機(jī)電壓比較后，加給速度調(diào)節(jié)器一個正的速度誤差信號，速度調(diào)節(jié)器輸出一個負(fù)電壓，使正向組觸發(fā)器的輸出脈沖前移，正向組晶閘管變流器工作在整流狀態(tài)。與此同時，反向組觸發(fā)器的輸出脈沖后移，反向組晶閘管變流器工作在待逆變狀態(tài)。結(jié)果供給發(fā)電機(jī)一個正的勵磁電流，并輸出正電壓，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，電梯上升運(yùn)行。反之，則電機(jī)反轉(zhuǎn)，電梯下行。 圖4-35為高速電梯速度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖。與圖4-34所示的快速梯相比較，增加了電流調(diào)節(jié)器、電流檢測、預(yù)負(fù)載信號和電平檢測等環(huán)節(jié)，從

49、閉環(huán)控制系統(tǒng)的角度看，實(shí)際上是增加了一個內(nèi)環(huán)，形成了雙環(huán)控制，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，外環(huán)是速度環(huán)。電流調(diào)節(jié)器在內(nèi)環(huán)的前向通道上，可以提高系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，使電梯起、制動過程中主回路電流的豐滿度較好。另外在電流調(diào)節(jié)器的同相輸入端還加進(jìn)了轎廂的預(yù)負(fù)載信號，該信號可由稱量裝置檢測得到，并把重量信號轉(zhuǎn)換成電信號，以反映轎廂內(nèi)的重量，使主回路產(chǎn)生一個預(yù)負(fù)載力矩，避免抱閘打開瞬間而產(chǎn)生溜車。,圖4-35 高速電梯速度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖,二、變流裝置直接供電的直流拖動控制系統(tǒng) 由于晶閘管勵磁的發(fā)電機(jī)-電動機(jī)拖動控制系統(tǒng)的電路復(fù)雜，調(diào)試維修不便、體積大、噪音大、占空間多而且能耗也大。因此在大功率晶閘管變流裝置的技術(shù)及其

50、元件質(zhì)量得到極大提高的今天，將完全有可能用晶閘管變流裝置取代發(fā)電機(jī)組直接向直流電動機(jī)供電。這樣的拖動控制系統(tǒng)控制方便、重量輕、噪音小、維修容易，可節(jié)能30左右。 圖4-36是一變流裝置直接供電的直流高速電梯速度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖。它主要由兩組晶閘管取代了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的直流發(fā)電機(jī)組。兩組晶閘管可以配合進(jìn)行相位控制，或處于整流或處于逆變狀態(tài)。當(dāng)控制電路對給定的速度指令信號與速度反饋信號、電流反饋信號進(jìn)行比較運(yùn)算后，就決定了兩組晶閘管裝置中哪一組應(yīng)該投入運(yùn)行，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，控制晶閘管變流裝置的輸出電壓，即曳引電動機(jī)的電樞電壓。于是，電梯便跟隨速度指令信號運(yùn)行。,圖4-36 變流裝置直接供電的直流高速

51、電梯速度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖,圖4-37 控制電路框圖,常用的可控整流電路是將電源變壓器接成三角形-星形，副邊有中心抽頭。正反向晶閘管變流裝置分別把電源變壓器三相的正半波或三相的負(fù)半波換成直流電，正向或反向加于直流電機(jī)的電樞端，使電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。而電樞端電壓大小的變化，則由控制電路送出的脈沖相位的移動所決定。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，大規(guī)模集成元件的誕生以及晶閘管變流元器件反向耐壓的提高，這種拖動控制系統(tǒng)將完全取代發(fā)電機(jī)-電動機(jī)直流拖動控制系統(tǒng)。,第四節(jié) 交流調(diào)壓調(diào)速電梯的速度閉環(huán)控制,一般的交流雙速電梯結(jié)構(gòu)簡單可靠，但其制動時加速度大，運(yùn)行不平穩(wěn)，性能不如直流調(diào)速電梯。因此隨著電力電子器件和

52、控制技術(shù)的發(fā)展，對交流電梯中的交流感應(yīng)電動機(jī)采用速度反饋的閉環(huán)控制，在電梯的運(yùn)行中不斷檢查其運(yùn)行速度是否符合理想的速度曲線要求，并用晶閘管裝置（可控硅）取代起、制動用電阻、電抗器，從而控制起、制動電流，以達(dá)到起、制動舒適以及運(yùn)行平穩(wěn)的目的。 交流調(diào)速電梯在運(yùn)行的各個階段控制方式大致有三種（如圖4-38所示）。,圖4-38 電梯各階段的運(yùn)行控制,從圖中可以看出，不管何種控制形式的交流調(diào)速系統(tǒng)，其制動過程總是要加以控制的，電梯的減速制動是電梯運(yùn)行控制中的一個重要環(huán)節(jié)，就其制動過程的控制而言，其制動的方式有能耗制動、渦流制動器制動和反接制動等。無論哪一種制動方式，其制動原則都是按距離（或模擬按距離）

53、制動，直接?？繕菍悠矫?，電梯的平層精確度可控制在10mm之內(nèi)。這種系統(tǒng)由于無低速爬行時間，使電梯的總輸送效率大大提高，梯速可超過1m/s，最大可達(dá)5m/s。,一、能耗制動型 這種系統(tǒng)采用可控硅調(diào)壓調(diào)速再加直流能耗制動組成。通常失電后對慢速繞組中的兩相繞組通以直流電流，在定子內(nèi)形成一個固定的磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子由于慣性而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，其導(dǎo)體切割磁力線，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電勢及轉(zhuǎn)子電流，這一感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場對定子磁場而言是靜止的。由于定子總磁通和轉(zhuǎn)子中的電流相互作用，與定子電流相應(yīng)產(chǎn)生了制動力矩，其大小與定子的磁化力及電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。這種狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線是在第象限中通過坐標(biāo)原點(diǎn)向外延伸的曲線（見圖4-39

54、）。從曲線形狀可見，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩下降為零，轉(zhuǎn)速也為零，所以應(yīng)用能耗制動使轎廂能準(zhǔn)確停車，再加上用晶閘管裝置構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)以調(diào)節(jié)速度，因而可以得到滿意的舒適感及平層精度。,圖4-39 能耗制動特性曲線,由于能耗制動力矩是由電機(jī)本身產(chǎn)生的，因此對起動加速、穩(wěn)速運(yùn)行和制動減速實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的控制不但可能而且是方便的。具體可根據(jù)電機(jī)特性及調(diào)速系統(tǒng)的配置而定。 圖4-40是一種能耗制動調(diào)速電梯主拖動控制系統(tǒng)的原理框圖。這種系統(tǒng)對電動機(jī)的制造要求較高，因此電動機(jī)在運(yùn)行過程中一直處于轉(zhuǎn)矩不平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致電動機(jī)運(yùn)行噪聲增大以及電機(jī)會發(fā)生過熱現(xiàn)象。,圖4-40 能耗制動調(diào)速電梯主拖動控制系統(tǒng)原理框圖,二、渦流制動器

55、調(diào)速系統(tǒng) 渦流制動器通常由電樞和定子兩部分組成。電樞和異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子相似，其結(jié)構(gòu)可以是籠型，也可以是簡單的實(shí)心轉(zhuǎn)子。定子繞組通過直流電流勵磁。渦流制動器在電梯中使用時，或與電梯的主電機(jī)共為一體，或與電動機(jī)分離，但兩者的轉(zhuǎn)子是同軸相連的。因而它具有可調(diào)節(jié)制動轉(zhuǎn)矩的特性。當(dāng)電梯在運(yùn)行中需要減速時，則斷開主電機(jī)電源，而給同軸的渦流制動器的定子繞組輸入直流電源以產(chǎn)生一個直角坐標(biāo)磁場。由于此時渦流制動器轉(zhuǎn)子仍以電動機(jī)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并切割定子產(chǎn)生的磁力線，這樣在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生一個與定子磁場相關(guān)的渦流電流，而這個渦流電流所產(chǎn)生的磁力線與定子的磁力線相互作用，產(chǎn)生一個與其轉(zhuǎn)向相反的渦流制動轉(zhuǎn)矩。按照給定的規(guī)律輸給

56、渦流制動器定子繞組直流電流，就可控制渦流制動器轉(zhuǎn)矩的大小，從而也就控制了電梯的制動減速過程。 圖4-41是一種利用渦流制動器控制的交流調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖。該系統(tǒng)開環(huán)分級起動，開環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行至減速位置時，由井道內(nèi)每層的永磁體與轎廂頂上的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)相互作用繼而發(fā)出減速信號，一方面使曳引電動機(jī)撤出三相電源，另一方面給與電動機(jī)同軸的渦流制動器繞組輸入可控的直流電流，使其產(chǎn)生相應(yīng)的制動力矩，從而令電梯按距離制動減速直接?？浚瑴?zhǔn)確停層干所需的層站。,圖4-41 帶渦流制動器的交流調(diào)速控制系統(tǒng)原理框圖,按距離制動減速的控制過程是：根據(jù)電梯不同的額定速度，有一個實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的減速距離S0，則電梯瞬時距樓層平面的距

57、離S應(yīng)為，而實(shí)際上需要的是速度量，即，a為設(shè)定的平均減速度值。將這一瞬時速度作為渦流制動器的給定量。隨著距離S的減少，其制動強(qiáng)度也相應(yīng)減少，直到準(zhǔn)確停車為止。制動減速過程不僅隨距離的減少而減弱，而且這一過程也是轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)系統(tǒng)的控制過程，可大大提高控制的質(zhì)量和精度，使電梯的平層準(zhǔn)確度保證在7mm之內(nèi)。 這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。由于控制是通過控制渦流制動器內(nèi)的電流來實(shí)現(xiàn)的，故被控對象只是一個電流。這樣的控制不僅容易做到，而且其穩(wěn)定性好。另外在制動減速時電機(jī)撤出電網(wǎng)，藉渦流制動器把系統(tǒng)所具有的動能消耗在渦流制動器轉(zhuǎn)子的發(fā)熱上。因此電梯系統(tǒng)從電網(wǎng)獲得的能量大大低于其他系統(tǒng)，一般減少20左右。但

58、由于是開環(huán)起動的，因此起動的舒適感不是最理想，其額定速度也只能限制在2ms以下。,三、反接制動方式 反接制動也是電梯的一種制動調(diào)速方法。電梯在減速時，把定子繞組中的兩相交叉改變其相序，使定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向改變，而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向仍未改變，即電機(jī)轉(zhuǎn)子逆磁場的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生制動力矩，使轉(zhuǎn)速逐漸降低，此時電機(jī)以反相序運(yùn)轉(zhuǎn)于第象限。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到零時，需立即切斷電機(jī)電源，抱閘制動，否則電機(jī)就自動反轉(zhuǎn)。 圖4-42是一種反接制動的交調(diào)電梯的拖動控制系統(tǒng)原理框圖。該系統(tǒng)的電機(jī)仍可用交流雙速感應(yīng)電動機(jī)，起動加速至穩(wěn)速以及制動減速的過程都采用閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速方式，且高低速分別控制。但在制動減速時，將低速繞組接成與高速

59、繞組相序相反的狀態(tài)，使之產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩亦即反接制動，與此同時，高速繞組的轉(zhuǎn)矩也在逐漸減弱，從而使電梯按距離制動并減速直接停靠。,圖4-42 反接制動的交流調(diào)速電梯拖動控制系統(tǒng)原理框圖,這種系統(tǒng)采用的是全閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速控制，運(yùn)行性能良好。由于采用反接制動方式使電梯減速，因此對電梯系統(tǒng)的慣性矩要求不高，不象前述的渦流制動或能耗制動系統(tǒng)那樣，要求電梯有一定數(shù)量級的慣性矩（一般在電動機(jī)軸端加裝適當(dāng)?shù)娘w輪），這樣使得機(jī)械傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、輕巧。另外在制動減速時，高速繞組不斷開，而僅在低速繞組上施加反相序電壓（即反接制動），因此該系統(tǒng)的動能全部消耗在電動機(jī)轉(zhuǎn)子的發(fā)熱上，能量消耗較前述幾個系統(tǒng)都大，故電機(jī)必須要

60、有強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱裝置。這也是該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)。 這種反接制動的交流調(diào)速電梯雖有能耗大的不足之處，但其運(yùn)行性能良好，故仍較多地應(yīng)用于額定速度不大于 2ms的電梯上。,變頻調(diào)速電梯的速度閉環(huán)控制,變頻調(diào)速電梯的速度閉環(huán)控制 根據(jù)電機(jī)學(xué)公式可知，交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是施加于定子繞組上的交流電源頻率的函數(shù)，均勻且連續(xù)地改變定子繞組的供電頻率，可平滑地改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。但是根據(jù)電梯為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的要求，在變頻調(diào)速時需保持電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，維持磁通恒定。這就要求定子繞組供電電壓也要作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。因此，其電動機(jī)的供電電源的驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)能同時改變電壓和頻率。即對電動機(jī)供電的變頻器要求有調(diào)壓和調(diào)頻兩種功能。使用這

61、種變頻器的電梯常稱為VVVF型電梯。 一、變頻器 變頻器可以分為交一交變頻器和交一直一交變頻器兩大類，其原理框圖如圖4-43所示。前者的頻率只能在電網(wǎng)頻率以下的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，而后者的頻率是由逆變器的開關(guān)元件的切換頻率所決定，即變頻器的輸出頻率不受電網(wǎng)頻率的限制。,圖4-43 變頻器原理框圖,交一交變頻器的工作原理如圖4-44所示。它由兩組反并聯(lián)的整流器P和N所組成。經(jīng)適當(dāng)?shù)摹半娮娱_關(guān)按一定的頻率使P組和N組輪流向負(fù)載R供電，負(fù)載R就可獲得變化了的輸出電壓uc。uc的幅值是由各組變流器的控制角所決定的。uc的頻率變化由“電子開關(guān)”的切換頻率所決定。而“電子開關(guān)”由電源頻率所控制，uc的輸出波形

62、由電源變流后得到。,圖4-44交一交變頻器工作原理,交一直一交變頻器的工作原理如圖4-45所示。變頻器先將三相交流電整流后得到幅值可變的直流電壓Ud，然后經(jīng)過開關(guān)元件1、3和2、4輪流切換導(dǎo)通，則負(fù)載R就可獲得幅值和頻率均可變化的交流輸出電壓uc，其幅值由整流器輸出的直流電壓Ud所決定，其頻率由逆變器的開關(guān)元件的切換頻率所決定。,圖4-45 交一直一交變頻器工作原理,二、PWM控制器 由交一直一交變頻器工作原理可知，逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率不同的交流電壓。但因?yàn)槠漭敵鲭妷菏欠讲妷?，按傅立葉級數(shù)分解，除基波外，在其電壓波形中還含有較大成份的高次諧波分量。這樣在曳引電機(jī)的供電電源中存在諧波分量

63、，使電機(jī)運(yùn)行效率降低，矩形波供電的電機(jī)效率將比正弦波供電的效率下降57左右，功率因數(shù)下降8左右，而電流卻要增大10倍左右。雖可在逆變器的輸出端采用交流濾波器來消除高次諧波分量，但又非常不經(jīng)濟(jì)，且增大了逆變器的輸出阻抗，使逆變器的輸出特性變壞。 由于前述原因，目前電梯用VVVF調(diào)速系統(tǒng)大多采用脈寬調(diào)制控制器PWM。它按一定的規(guī)律控制逆變器中功率開關(guān)元件的通與斷，從而在逆變器的輸出端獲得一組等幅而不等寬的矩形脈沖波，用來近似等效于正弦波。 正弦波PWM的控制是利用等幅的三角波（稱為載波）與正弦波（稱為調(diào)制波）的相交點(diǎn)發(fā)出觸發(fā)脈沖給開關(guān)元件的，并經(jīng)基極驅(qū)動電路放大后送至變送器中。即幅值和頻率可變的正

64、弦控制波與幅值恒定、頻率固定（按設(shè)計(jì)時確定）的三角波進(jìn)行比較，由兩個波形的交點(diǎn)得到一系列幅值相等、寬度不等的矩形脈沖列。當(dāng)正弦波的幅值大于三角波幅值時，輸出正脈沖，可使逆變器中的功率開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)正弦波的幅值小于三角波幅值時，輸出負(fù)脈沖，可使功率開關(guān)管截止。PWM的輸出脈沖列的平均值近似于正弦波。如果提高三角波的頻率，則PWM的輸出脈沖系列的平均值更逼近于正弦波。此時的PWM稱為“正弦波PWM”，如圖4-46所示。,圖4-46 PWM輸出波形,由于PWM的控制作用，在逆變器的輸出端得到一組幅值等于整流電路的輸出電壓Ud 、寬度按正弦波規(guī)律變化的矩形脈沖列。提高Ud和提高正弦調(diào)制波Umsint的

65、幅值就可提高輸出矩形波的寬度，從而提高輸出等效正弦波的幅值。改變正弦調(diào)制波的角頻率，就可以改變輸出等效正弦波的頻率，從而就可以實(shí)現(xiàn)變壓變頻。 三、低、中速VVVF電梯拖動控制系統(tǒng) 圖4-47是一個中、低速電梯拖動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。其VVVF拖動控制部分由三個單元組成：第一單元是根據(jù)來自速度控制部分的轉(zhuǎn)矩指令信號，對應(yīng)該供給電動機(jī)的電流進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生出電流指令運(yùn)算信號；第二單元是將經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的電流指令和實(shí)際流向電動機(jī)的電流進(jìn)行比較，從而控制主回路的PWM控制器；第三單元是將來自PWM控制部分的指令電流供給電動機(jī)的主回路控制部分。主回路控制部分由以下幾部分構(gòu)成： 1）將三相交流電變換成直流的整流器部分； 2）平滑該直流電壓的電解電容器； 3）電動機(jī)制動時，再生發(fā)電的處理裝置以及將直流轉(zhuǎn)變成交流的大功率