电梯专用能量回馈装置干扰问题解决案例探讨

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　　摘要：介绍电梯专用能量回馈装置在安装调试中干扰问题的一个案例，从能量回馈装置原理、变频器专用滤波器的作用的分析，及干扰源查找，并最终排除干扰，电梯恢复正常运行，阐述了能量回馈装置的电磁干扰及电抗滤波器抗干扰的重要性。
　　关键词：电梯；专用能量回馈装置；高谐波干扰；干扰源分析；变频器专用滤波器。
　　
　　1电梯专用能量回馈装置简介
　　电梯专用能量回馈装置作为一种节能装置，最主要的性能体现就是将电梯运行过程中机械能转化的电能通过逆变处理后反馈回电网再生利用，节约电能。因此，在电能供需矛盾日益突出、节能呼声日益高涨的当今社会，具有特别重要的社会意义和经济效益。
　　电梯在不平衡运行中（即：当电梯上行,且对重侧重量大于轿厢侧重量时；或者当电梯下行，且轿厢侧重量大于对重侧重量时），以及电梯在减速制动过程中，马达起着发电机的作用，将机械能转化为电能。显然，传统的方式不仅不能利用可再生能量，而且产生了大量的热量、加重了器械的损耗；相反，使用能量回馈装置，既弥补了传统方式存在的缺陷，又很好地解决了能量转换时再生利用的问题。
　　能量回馈装置的主电路采用IGBT功率模块，经驱动电路控制IGBT功率单元的开通、关断，把变频器直流环节的电能，变换成一个和电网电源同步同相位的交流正弦波，把电能反馈回电网，再生利用。
　　能量回馈装置工作原理如图1所示：

　　图1能量回馈装置工作原理框图
　　
　　图2能量回馈装置工作原理图
　　
　　图2所示为本案例的能量回馈装置工作原理图。由于IGBT功率单元的开通、关断，是一个典型的六脉波整流装置，因此它是一个高谐波的发生源，在输入侧（即图2能量回馈装置的三相输出侧）测试其谐波含量，可测到高达70％以上的电流畸变率，严重影响了其他用电电器的安全运行。
　　
　　2电梯加装能量回馈装置产生的故障现象及分析
　　2.1电梯故障现象
　　福建省某单位的2台巨人通力电梯，该设备概况：型号--GPS20K,采用永磁同步曳引机，VVVF驱动—交流调频调压调速驱动（西威变频器）系统，层站--6层6站6门（-2到4楼），载重量—1350kg，梯速—1.75m/s。
　　在安装调试后投入正常运行，但加装了IPC-PF-HLF18回馈装置后，电梯出现了故障。其故障现象：电梯空载从下往上单层可正常运行；电梯从下往上多层至顶楼电梯报0083故障（位置丢失），电梯到顶楼减速位置时急停返到底层；电梯空载从上往下单程和多层都可以正常运行。
　　常规处理过程：检查发现电梯空载从下往上运行时-2、-1楼有楼层信号，到其他楼层信号丢失，但做5-5-1减速距离自学习时（电梯运行速度为1.75m/s时），电梯往上运行时在顶楼平层位置无平层信号，电梯减速爬行不能在平层位置停梯，直到碰到极限开关，电梯停止运行，减速距离自学习不能成功，控制主板仍然报0083故障（位置丢失）。
　　2.2故障分析
　　基于上述故障现象以及常规处理过程，基本可以判定是加装IPC-PF-HLF18回馈装置后产生的故障，因为：当电梯空载以正常速度从上往下运行时，电动机处于电动状态，变频器处于输出驱动状态，回馈装置没有参加工作，电梯能正常运行；但同时也产生高次谐波干扰信号，此时电梯发生故障不能正常运行。
　　
　　图3IPC-PF-HLF18能量回馈主回路接线图
　　为了验证故障是因安装能量回馈装置引起的，现场拆除了所有能量回馈装置接线，使能量回馈装置脱离电梯，这时电梯上、下均能正常运行。检查现场安装能量回馈装置的接线，全部符合厂家的接线要求，特别是在反馈到电网的三相接线中，是经过由厂家配置的3个直径约100mm的磁环中缠绕了5圈才接入电网，理论上已消除干扰，但问题还是存在。
　　现场再次认真核对《微机控制调试电梯原理图(G3001007A)》（如图4），从图4可以看到，在变频器输入端设置了一个“389FILTER滤波器”，而能量回馈装置的回馈电源是接在滤波器的输入端A、B、C上；那么，这样的接法是否存在问题？这个“389FILTER滤波器”对回馈装置的干扰是否起到作用？所以必须对滤波器的作用进行分析。
　　
　　图4驱动回路部分截图
　　
　　2.3变频器专用滤波器介绍
　　变频器专用滤波器有2种不同的类型，其作用有所不同：
　　(1)进线滤波器：安装于电源与变频器输入端之间，用于对电磁环境要求较高的场合，有效抑制变频器产生的传导干扰和无线电干扰，同时具备共模和差模抑制能力，防止变频器工作时，变频器输入端对电网和其他数字设备产生的干扰；
　　(2)出线滤波器：安装于变频器的输出侧与电机之间，不但能有效滤除变频器输出电流中的高次谐波，减小由高频谐波引起的附加转矩，降低电机温升，降低电机运行噪音，而且能有效抑制变频器的输出侧的浪涌电压，保护电机。
　　从图4可以看出，“389FILTER滤波器”是个进线滤波器。
　　2.4故障判定及排除
　　2.4.1故障判定
　　综上所述，可以断定产生干扰源是IPC-PF-HLF18能量回馈装置引起。却未能有效抑制IPC-PF-HLF18回馈装置产生的干扰信号对主电源变压器的干扰，所以引发故障。
　　2.4.2故障排除
　　根据故障判定结果以及进线滤波器的工作原理，对电梯原理图进行接线的修改。即：将能量回馈装置回馈电源的接线由原来接在滤波器的输入端A、B、C，改接在滤波器的输出端A′、B′、C′（如图5所示），使得能量回馈装置工作时反馈电网的高谐波电源通过进线滤波器来有效抑制IPC-PF-HLF18回馈装置产生的干扰信号对主电源变压器的干扰，从而排除了上述电梯故障。经过接线修改后，电梯上、下运行正常。
　　
　　图5能量回馈装置接线修改图
　　
　　3结束语
　　电梯能量回馈装置尽管厂家在设计、制造时已经考虑了自身对外界产生干扰的抑制，即现场接线采取了抗干扰的措施（加磁环等），但在实际应用中，还是存在干扰的问题，可见原设计“加磁环”进行抗干扰的方案对抑制高次谐波的作用并不大。因此，做为现场工程技术人员，必须根据实际情况进行分析，针对IGBT模块工作时会产生高次谐波干扰信号的特征并借助电源滤波器技术，修改接线以排除干扰，确保电梯正常运行。
　　
　　
　　参考文献：
　　[1]运通系列电梯20K/30K调试资料[EB/OL].
　　[2]IPC-PF系列回馈装置用户手册[EB/OL].
　　[3]巨人通力能量回馈装置销售文件[EB/OL].
　　[4]微机控制调试电梯原理图(G3001007A)[EB/OL].
　　[5]EMI电源滤波器[EB/OL].