分析矩阵变频技术在电梯中的应用

【摘 要】随着高楼大厦数量的增加，电梯在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。在我国大部分的电梯工作时都采用牵引式双速方式，针对这种情况应用矩阵变频技术可以使电梯的节能作用得到更好的发挥。本文主要围绕矩阵变频技术在电梯中的应用展开探究，以供参考。

【关键词】矩阵变频技术；电梯；应用

前言

上个世纪以前，变压变频技术被应用于电梯中，其中交-直-交的变频技术在电梯中应用最广泛。因为矩阵变频具有功率因数可以调节、输出频率的范围较宽、可以在四象限运行、没有中间直流环节等明显的优势，使其得到了越来越多的重视。

1.电梯变频控制装置的现状

下图1为间接变频装置的结构图，间接变频装置具有调速范围宽、元件利用率高、线路简单、元器件少等特点，因而在工业行业中应用广泛，尤其是在电梯行业中。

图1间接变频装置

图2：传统电梯变频装置白结构图

2.矩阵变频装置的特点

对于矩阵变频装置的电路，尚且处于研究阶段。与传统的交-交变频装置以及交-直-交的变频装置进行对比，矩阵式变频装置主要有以下的优势：低谐波污染、无中间储能环节、体积小且效率高、高功率因数、可四象限运行。矩阵变频装置使用了三相电压输入对输出电压进行控制，这样一来不仅可以吸收任何电流杂波，也可以提供清洁的输出电压，这正是矩阵变频装置之所以吸引人的方面。同时矩阵变频装置里的电流大部分为正弦波，甚至在带载的条件下也不例外。当存在再生发电的时候，电流可以进行180°转换同时以正弦波方式在电网中反馈。矩阵变频装置在进行再生制动方式操作时，不需要借助特殊的变换器或者制动电阻的帮助，在反馈回电网时也不需要借助额外的设备。因而，传动能可以四象限中高效率地运行。

3.矩阵变频装置在电梯中应用

现在我国大部分使用中的电梯应用的都是图3的原理，这种电梯相对来说价格较高。为适应市场竞争的需要，电梯公司不断开发创新，将矩阵变频驱动技术应用到电梯产品中。

在高速大载量的电梯中，矩阵变频装置应用可以带来明显的经济和社会效益。首先，矩阵变频装置属于一次换能，因而效率相对比较高。其次，因为无需两组逆变装置，使体积变得更小，节省了空间，因而可以应用于小机房等场合。最后，这种电梯的势可以转化为电能并回馈到电网，而不是通过电阻使电能白白地浪费，节省了能源。

矩阵变频装置共由18个按矩阵结构的功率模块构成。每两个开关管构成一个双向导通的单元，总共有9组单元，把输入的三相电源和输出的三相驱动电动机构成一个3×3的矩阵结构。因而三相输入中任何其中一相都可以和三相中任何输出的一线进行相连接，利用计算机进行控制，使得18个功率模块严格依据电梯运行控制的指令进行轮流的导通，利用一定的开关控制策略能够使线间平均输出电压帮助所需频率下的正弦进行电压的调制，并且能够令输入为电流正弦波同时和输入电压具有相同的相。

4.矩阵变频装置在电梯中应用的研究与试验

电梯是一种装载人和货物运载工具，对其可靠性与安全性的要求非常高，因而在设计时需要考虑以下几个问题：

（1）对于矩阵变频装置来说，理论上其输出电压仅可以是输入电压的0.866倍，如果超过这个电压，电动机的输出力矩会发生脉动。因而在进行电动机设时计，需要开发设计出符合条件的电动机。如果驱动输出的电压达不到要求，轻则会影响电梯的舒适性，重则会导致困人事件。

（2）在瞬时停电应对方面，矩阵变频装置的能力不强，由于缺乏交-直-交变频装置的大电解电容所起的蓄能效应，因而如果发生瞬时停电，可以控制的时间非常短，一般都在5ms范围内。因而为了达到电梯可靠性的设计标准，避免发生困人或者安全事故，应该把电梯里的控制微机跟踪的速度设计在10ms的范围以内，否则容易。

（3）不同于交-直-交的变频装置，为了令矩阵变频的装置在回馈给电网时具有更好的谐波，在电源输入侧的设计时，会有大容量的电抗电容充当滤波电路。因此设计电梯设备时，这些元件跟电梯的其它器件发生共振，导致装置内部电路出现烧毁现象，影响正常的运转，导致电梯发生停梯困人事件。因此设计中必须增加共振产生的检测回路，如果出现共振，使矩阵变频装置的电源切断，使装置的内部回路得到保护。

5.结束语

矩阵变频技术的应用可以很好地提升电梯的运行效果，使人们拥有一个舒适的环境，同时在电梯运行的过程中并不会由于电梯负载的变化而导致不适感的出现，同时它还可以节省资源，产生巨大的经济与社会效益。

参考文献：

[2]吴俊杰，周云翔.浅谈矩阵变换技术在电梯应用中的难点[J].变频器世界，2012，11，30.