張福軍

蘇州安捷電梯工程有限公司，中國·江蘇 蘇州 215128

矩陣變頻技術是當前電梯運轉過程中應用最為廣泛的技術，矩陣變頻技術的應用質(zhì)量以及應用效果直接關系到電梯運行的穩(wěn)定性和安全性。因此，需要加強對電梯矩陣變換技術的研究，明確矩陣變換技術的應用要點以及應用方式，以更好地為電梯發(fā)展所服務。論文主要針對矩陣變換技術在電梯應用中的重點和難點進行探究。

矩陣變換技術；電梯應用；難點

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和建筑行業(yè)的持續(xù)進步，電梯在建筑物中的應用越來越廣泛，電梯建設項目也越來越多，當前中國電梯大多采取牽引式雙速方式進行運轉。矩陣變頻技術作為電梯牽引技術的重要組成部分，直接關系到電梯的使用效率，需要加強對矩陣變換技術的研究，明確矩陣變換技術的應用方向以及應用難點，并采取針對性的措施進行解決和控制，充分發(fā)揮矩陣變頻技術的作用和價值，實現(xiàn)電梯節(jié)能減排的目的。

2 矩陣變換技術概述

2.1 電梯控制技術應用現(xiàn)狀

目前，中國電梯控制絕大多數(shù)采用的是間接變頻裝置，間接變頻裝置結構所用的元器件相對較少，但是這些元器件的利用率很高，電梯變頻控制裝置線路安裝比較簡單，調(diào)速范圍較廣，在當前電梯行業(yè)有著十分重要的應用。直接變頻裝置涉及各種各樣的元器件，而且線路相對比較復雜，技術含量較高，在實際應用的過程中受到的影響因素較多，所以目前在電梯系統(tǒng)當中很少應用直接變頻裝置。電梯作為一種垂直運動的運輸工具，在實際運轉的過程中，驅(qū)動系統(tǒng)需要經(jīng)常進行勢能和動能的轉換。在電梯重載的過程中，需要從左到右的進行系統(tǒng)能量的輸出，如果降低電梯的載重，則需要從相反方向反饋系統(tǒng)能量，如果電梯容量相對較小，一般需要在間接變頻裝置直流側增加電阻以進行能量的消耗。但是增加電阻的方法在大容量電梯中不適用，這主要是由于大功率電阻會消耗大量的能量，經(jīng)濟效益不佳。對于一些高檔的電梯來說，通常是將逆變裝置直接增加到直流側，以逆變能量作為電網(wǎng)。但是這樣系統(tǒng)就會變得更加復雜，技術要求也比較高。因此，需要結合電梯運行環(huán)境及運行要求，合理選擇電梯變頻控制技術和控制裝置，充分發(fā)揮變頻技術的作用和價值。

2.2 矩陣變頻技術的原理

矩陣變頻技術又稱之為矢量變頻控制技術，矩陣變頻裝置在電梯系統(tǒng)當中是通過九組功率模塊的矩陣結構單元構成，每組功率模塊有兩個開關管組成。功率模塊的整體結構呈現(xiàn)出雙向的導通單元結構模式，需要利用雙向的導通管對開關管進行操作處理。矩陣變頻裝置電機和電源中存在的能量具有雙向流動的特征，這種雙向流動的特征可以提高功率模塊的運行效率，節(jié)省功率模塊運轉過程中所需要消耗的電力，可以在電網(wǎng)當中反饋大量的勢能用于下一次的使用。因此，在電梯控制系統(tǒng)當中應用矩陣變頻技術，能滿足不同狀況下電梯的實際運行需求，應用于電梯各種運行狀態(tài)中，從根本上提升電梯的運行效率，減少電梯運行過程中的能源資源消耗，提高電梯的能源利用效率，實現(xiàn)電梯的節(jié)能發(fā)展[1]。

2.3 矩陣變頻裝置的特征

矩陣變頻裝置相對于直接變頻和間接變頻系統(tǒng)來說，是一種全新的變頻方法，可以保障電梯的健康安全運行。首先，矩陣變頻技術具有低諧波污染以及高功率因數(shù)的特征，矩陣變頻技術在電梯系統(tǒng)的廣泛應用可以保證電梯的運行更加順暢，減少電梯每一樓層停時的停頓感，提高電梯承載的舒適度，同時也不會對環(huán)境造成諧波污染。應用矩陣變頻裝置的電梯可以使人們在乘坐電梯時仍然保持手機充足的信號，使人們在電梯環(huán)境內(nèi)與外界保持良好的通話，有效避免傳統(tǒng)電梯的信號阻隔問題。其次，矩陣變頻裝置無中間儲能環(huán)節(jié)，可以四象限全部運行。間接變頻裝置雖然在電梯系統(tǒng)當中也有十分重要的應用價值，取得了良好的應用效果，但是間接變頻裝置并沒有辦法達到四象限運行的狀態(tài)，儲能環(huán)節(jié)也會造成能源資源的消耗，應用效率不佳。最后，矩陣變頻裝置采取了三相電壓輸入對輸出電壓進行控制，這樣可以為電梯系統(tǒng)提供清潔的輸出電壓，而且不會吸收任何的電流雜波。矩陣變頻技術在電梯中的實際應用有著良好的經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益，需要加強對矩陣變頻技術的重視和研究，盡可能在當前電梯系統(tǒng)建設中廣泛推廣矩陣變頻技術[2]。

3 矩陣變換技術在電梯中的應用

3.1 編程控制系統(tǒng)開關作用的改造與優(yōu)化

矩陣變頻技術在電氣系統(tǒng)當中的應用需要進一步改造強化編程控制系統(tǒng)的開關作用，對傳感器等相關部件進行編程控制，并將系統(tǒng)設置為自動控制模式，從而能夠?qū)崿F(xiàn)能量的自動轉換。開關門信號燈是作用于編程控制系統(tǒng)的輸出結果，矩陣變頻裝置安裝到電梯系統(tǒng)當中時，會受到安全回路信號的控制，從而可以加強編程控制器與變頻器之間的關聯(lián)，使得電梯在出現(xiàn)故障之后可以得到及時的處理和優(yōu)化。矩陣變頻技術的調(diào)速系統(tǒng)作為電梯系統(tǒng)的重要組成部分，在電梯變頻調(diào)控過程中有著十分重要的作用，直接關系著電梯運轉的穩(wěn)定性和舒適性[3]。電梯矩陣變頻器可以根據(jù)實際情況進行靈活控制，使得電機在運算過程中能夠收集足夠的數(shù)據(jù)參數(shù)進行分析和處理，并為變頻器的控制活動進行系統(tǒng)的調(diào)控，加強對電動機的保護功能。其次，在電梯矩陣變頻技術應用期間，還需要加強減速平層的控制，保證各層之間的減速能夠保持一致。當電梯處于零速狀態(tài)時，可以進行抱閘命令以進一步保障電梯的舒適度。所以電梯在處于平層控制狀態(tài)時，無法確認鋼絲是否出現(xiàn)變形或者發(fā)生位移，要結合具體情況具體分析，根據(jù)實際現(xiàn)象進行矯正。為了防止電梯運行過程中出現(xiàn)溜車事故，還需要嚴格按照相關順序進行電梯的啟動操作[4]。

3.2 矩陣變頻技術在電梯中的應用方案

結合矩陣變頻技術的結構特征以及技術特點可以根據(jù)電梯的大小和實際使用目的決定矩陣變頻技術的應用方式。首先，如果電梯空間比較小，主要承擔客運的目的，則需要充分發(fā)揮矩陣變頻裝置一次換能的作用。例如，在高層住宅樓中利用電梯運貨的方法情況并不多見，主要需要承載較多的住戶，并實現(xiàn)快速抵達的目的。矩陣變頻技術運行效率較高，一次換能裝置可以有效避免擁堵的問題。如果電梯的空間比較大，既可以實現(xiàn)客運功能，也需要完成貨梯的功能，則需要充分發(fā)揮矩陣變頻技術的能量轉換作用，保證電梯能夠承受較大的重量。在電梯運貨物時要保證電梯運行的平穩(wěn)性和安全性，利用電梯客運時要在保障安全性的基礎之上，要保證電梯能夠快速的下降和上升[5]。矩陣變頻技術在電梯中的應用可以將勢能轉換成電能，不會通過以往的變頻技術將電阻能量浪費掉。在進行電梯運貨時需要電梯大功率的運作，矩陣變頻技術的應用可以有效降低運貨的耗電量，耗電量僅為原來系統(tǒng)的四成左右，不僅可以有效降低能源資源的使用，達到節(jié)能的目標，而且還提高了電梯的運行效率[6]。

3.3 提高變頻技術的及時跟蹤穩(wěn)定性

在電梯中應用矩陣變頻技術時，矩陣變頻器的瞬間停電處理能力相對比較薄弱，這主要是由于為了保障變頻器大電解電容蓄能有關，造成停電損失的控制時間相對比較短?？梢赃m當?shù)恼{(diào)整參數(shù)以保障瞬時停電可以得到有效恢復，提升電梯及時跟蹤的穩(wěn)定性，避免安全事故的出現(xiàn)。其中，為了提高舉證矩陣變頻器在電梯運行中回饋電網(wǎng)諧波的性能，還需要在實踐期間在電源中輸入容量比較大的電抗電容濾波電路，并在電梯設計的過程中明確電梯運行以及元器件等相關因素造成的問題。在矩陣變頻器應用時充分考慮到元器件的共振現(xiàn)象，防止出現(xiàn)電路燒毀無法運轉的問題，將安全隱患杜絕在源頭。同時，還需要科學設計和分析共振發(fā)生過程中的監(jiān)測回路，在產(chǎn)生共振以及切斷矩陣變頻器時，要能夠及時的切斷電源，保障變頻器內(nèi)部回路系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

3.4 矩陣變變頻裝置的構造

在電梯當中應用矩陣變頻裝置可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，矩陣變頻裝置具有較高的頻率，可以實現(xiàn)一次換能，而且矩陣式變頻裝置不再采用傳統(tǒng)的兩組逆變裝置，體積相對較小，可以節(jié)省很大的空間，在小型電梯中的應用十分廣泛。矩陣變頻裝置主要包括18 個功率模塊，輸出驅(qū)動電源動機的三相電源形成3×3 的矩陣，三相輸入任何一相都可以直接連接三相輸出的任何一線。利用計算機系統(tǒng)進行自動化的控制，可以結合定期運行的實際需要有效調(diào)整矩陣變頻裝置的功率模塊，輪流完成導通作業(yè)。其次，也可以利用開關控制策略將平均輸出電壓調(diào)整為正協(xié)調(diào)式電壓，以保證電梯運行的平穩(wěn)性。另外，因為輸入電流正弦波和輸出電壓屬于同相，所以在電動機和電源之間能量可以進行雙向流動，能夠有效節(jié)省功率模塊的能量消耗，降低矩陣變頻裝置的運行成本，為電網(wǎng)節(jié)約大量的能源，并回饋給電網(wǎng)大量的電梯勢能，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。矩陣變頻技術電梯中的應用在港口吊機等進行了充分的實驗。矩陣變頻裝置是電梯運行的重要構造，并且根據(jù)裝置主要特點在電梯中的可靠性進行充分的分析，電梯是重要的載體，交通運輸工具安全穩(wěn)定是保證電梯人員安全的重要保障。

4 結語

綜上所述，矩陣變換技術在當前電梯系統(tǒng)當中有著十分重要的價值，矩陣變換技術的廣泛應用能夠保證電梯良好的運行效果，減少電梯運行過程中的能源資源消耗，同時，也可以防止由于電梯負載變化而產(chǎn)生的不適感，提高電梯乘坐的舒適度，更好地滿足人們的需求。矩陣變頻技術在電梯中的廣泛應用還具有良好的生態(tài)效益，產(chǎn)生很大的社會效益和經(jīng)濟效益，因此需要加強對矩陣變頻技術的重視，促進矩陣變頻技術的發(fā)展，使得矩陣變頻技術可以在電梯中得到越來越廣泛的運用。