无齿轮永磁同步曳引电动机无齿轮永磁同步曳引电动机具有结构简单、体积小、重量轻、低损耗和高效率等特点，被应用于高速电梯牵引系统。无齿轮永磁同步曳引机采用扁平、盘式外形，直接带动曳引轮曳引电梯运行，无需机械减速机构，使得无齿轮曳引机的机械结构变得非常简单，曳引机安装在与曳引绳相同的平面内，变频器则可置于顶层的电梯门内，可省去机房，降低建筑成本；无齿轮永磁同步曳引电动机高效节能，与传统蜗轮副传动曳引机相比节能达40 % 左右，无需润滑油和不存在齿轮故障等问题，超速自动保护功能让高速电梯更加安全、可靠；具有低速大转矩、重载启动速度快、低噪音、安装和维护方便、节省机房空间等优点。目前无齿轮永磁同步曳引电动机已实现了大功率、高转速、高转矩、智能保护系统等特性，单台容量可达1 000 kW，最高转速可达300 000 r / min，最低转速可低于0. 01 r / min，能够满足超高速电梯启动时对功率的要求。 双空间矢量PWM变频调速系统通用VVVF电梯变频器系统存在功率因数低、网侧谐波污染严重及无法实现能量的再生利用等缺点。空间矢量PWM（SVPWM）方法和载波调制等方法不同，它是从电动机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形磁场，即正弦磁通。它以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想磁通圆为基准，用变换器不同的开关模式所产生实际磁通去逼近基准圆磁通，由于它们比较的结果决定逆变器的开关，形成PWM波形，空间矢量PWM方法是基于三相系统的空间矢量模型，从时间平均的意义上合成矢量，并以此为出发点进行PWM控制计算，并且具有转矩脉动小，噪音低，电压利用率高的优点。 采用双SVPWM变换器，提高了功率因数、减少了网侧谐波污染，实现能量的双向流动，可将曳引电动机制动时产生的电能回收、再利用。 轿厢内噪音和气压轿厢内噪音和气压是影响高速电梯运行的重要因素，高速电梯瞬间快速上升和下降会造成轿厢内气压的剧烈变化，使乘客感到很不舒服。为抑制轿厢内噪音和气压可采用如下措施： a. 在轿厢顶部和底部设置整流罩，高速启动或运行时可以有效降低风阻气压、减小轿厢内噪音。 b. 借用建筑结构材料中的吸音原理，可以对轿厢板进行振动吸音设计，采用吸音性较强的低密度板，也可采用内部真空的双层板壁压制而成，有效降低运行噪声。 c. 优化轿厢的外观形状，圆柱形轿厢会产生较小的风阻和噪声，利用高速电梯实验塔进行启动和高速运行过程中风阻和噪音测试，采用优化的轿厢形状可以有效地减小轿厢内噪音和气压。 d. 完全气密式轿厢设计，轿厢内设置智能气压控制装置，通过气动传感器实时调节轿厢内气压大小，能够有效抑制气压急剧变化产生的不舒适感。 减振导轨及底梁保护导轨和轿厢之间振动直接影响到电梯的高速度，采用低速电梯中导轮内的弹簧进行减振已无法满足要求。借鉴高铁中减振降噪的环境，结合高速电梯导轨的运行状态，在轿厢和导轨之间通过导靴或滚动导轮接触，超导导靴的应用已成为高速电梯减振的关键因素。 借鉴汽车保险杠的原理，为有效减少蹲地时对轿厢的冲击，在轿厢底部设计安装U型的保护底梁，当轿厢发生蹲底时，保护底梁发生塑性形变，吸收多余能量，更可靠保护轿厢内乘客的安全。 高速电梯群控系统超高层电梯对群控系统提出了更高的要求，为缩短乘客等待时间，优化电梯运行配置，采用优化的群控算法实现高速电梯的运行十分必要。目前超高层建筑均配备了几十台以上的电梯（上海中心大厦安装了106台电梯），多部电梯可以分区设置群控子系统，实时获得电梯各站的呼叫信息及电梯的位置、方向、开闭状态等状态，能够更好地实现大厅预约电梯系统、停靠站及达到两端站台的加减速优化控制，达到目的层时间显示等功能。群控算法主要有： a. 模糊专家系统电梯群控方法。采用模糊理论和专家系统结合的方法，以减小等待时间和乘梯时间为目标，确定响应层呼叫最佳轿厢和运行方案，提高了群控系统的灵活性。 b. 神经网络系统电梯群控方法。神经网络由多变量的输入层、自调节的中间层和输出决策层组成，网络具有自学习及随交通环境变化及时调整的功能，能够获得最优的调度方法。 c. 遗传算法系统电梯群控方法。遗传算法基于自然选择的原理，是解决复杂电梯调度问题的最优解决方法。 日本三菱电梯公司的AI - 2200系统、迅达电梯公司的Miconic VXTM / AITP系统均采用上述几种群控算法的结合，以解决超高层建筑电梯的复杂调配问题。 作者信息： 岳云涛，北京建筑大学，副教授，电气工程系主任。 王贵忠，北京市工贸技师学院，维修电工高级技师，一级实习指导教师。 寇兆一，北京经济技术投资开发总公司，助理工程师，机电项目负责人。 |
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