电梯永磁同步无齿轮传动系统对变频器的要求

　　引言

　　近几年来，随着无机房、小机房电梯的广泛应用，永磁同步电动机的无齿轮传动成为目前电梯行业的技术发展主要趋势。无齿轮传动电梯由电动机的输出轴直接与主机的曳引轮连接，不需要齿轮减速或其它减速机构，直接驱动电梯运行。这种传动方式具有传动效率高、噪音低、机械结构简单等特点，是电梯众多曳引传动方式中最佳方案。目前，大多数电梯产品都采用了变频驱动的方式，由传统的有齿轮传动电梯到永磁同步电动机的无齿轮传动电梯，在变频控制方面有那些不同和要求，这正是本文要讨论的问题。

　　永磁同步电动机的特点

        (1)永磁同步电机的电磁转矩比同容量的普通交、直流电动机大忽略了附加转矩后，永磁同步电动机的电磁转矩表达式为:

　　从式(1)、(2)可见，T与φ即与B成正比，而永磁同步电动机的转子磁极采用高性能、低价格的钕铁硼(NdFeB)稀土永磁材料制成，这种材料在室温下的剩余磁感应强度高达1.47T，最大磁能积达397.9KJ/m2，比普通电机的B大得多，因而其输出转矩要大得多。

　　(2)效率和功率因数高

　　该电机不需要无功励磁电流，可显著提高功率因数(可高达1)，并减少了定子电流和定子电阻损耗。在电机稳定工作时，转子和定子磁场同步运行，转子无感应电流，也就不存在转子电阻损耗，两者使电动机效率提高2%～8%，而且该电机负载率(P2/PN)在25%～120%范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更显著。

　　由于异步电动机转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，使得电机得效率及功率因数较低，尤其电机在负载率小于50%时，两者都大幅度下降。

　　(3)永磁同步电动机转子无电流流过，定子绕组中较小或几乎不存在无功电流，使电动机温升低，延长了电机使用寿命

　　综上所述，虽然采用了高性能的永磁材料，使电机的成本有所提高，但是消除了减速机构后，减低了机械制造成本，同时由于电动机效率及传动效率的提高，使得电梯的变频调速装置容量大为减少。例如，有齿轮传动的速度为2m/s，载重1000kg的电梯，需要变频器的容量为22kW，采用永磁同步电动机无齿轮驱动的同样电梯，变频器的容量为15kW。

　　电梯变频驱动装置的设计要求

　　(1)由于是无齿轮减速直接曳引，电动机的响应变化将通过钢丝绳直接作用在电梯轿厢上，因此为考虑电梯的振动、舒适感等指标，需要设计控制精度高，响应速度快的高性能变频调速控制器。特别是电流环的检测精度和计算响应的速度。