Les fournisseurs d'équipements d'ascenseurs à économie d'énergie rappellent qu'avec le développement constant des technologies, les variateurs de fréquence sont de plus en plus utilisés dans notre vie quotidienne, notamment pour la climatisation, les ascenseurs et l'industrie lourde. Si l'utilisation de la technologie de fréquence variable dans la climatisation est bien connue, son application dans les ascenseurs reste encore peu documentée.
Actuellement, la plupart des ascenseurs utilisent la régulation de vitesse par variation de fréquence et par variation de tension, les convertisseurs de fréquence équipant près de la moitié des ascenseurs. La configuration standard la plus courante est composée d'une carte logique et d'un convertisseur de fréquence. La première, gérée par l'opérateur, contrôle le retour d'information de chaque signal dans l'ascenseur, tandis que le second comprend les actionneurs de démarrage et de freinage du moteur. Commençons par le circuit externe le plus intuitif. Le convertisseur de fréquence permet une régulation de vitesse continue du moteur en connectant simplement ses trois fils principaux : R, S et t. Pour mieux comprendre le principe de la régulation de vitesse par conversion de fréquence, prenons l'exemple d'un moteur asynchrone triphasé. Dans la symétrie triphasée de l'enroulement statorique, un champ magnétique tournant est généré, coupant le conducteur du rotor et induisant un courant dans l'enroulement rotorique. Ce courant génère une force de champ magnétique tournant, entraînant ainsi la rotation du rotor. La fréquence de sortie détermine la vitesse de rotation du champ magnétique tournant, permettant ainsi la régulation de la vitesse du rotor. Il existe une formule pour la vitesse de synchronisme n=60f/p, qui est liée à ce phénomène. Bien entendu, ce niveau fait référence au nombre de spires du stator. On constate généralement que la tension de l'onduleur affichée dans le menu de surveillance est proportionnellement plus élevée ou plus basse, car à la fréquence de fonctionnement nominale, une tension trop basse peut provoquer un fort champ magnétique et même endommager le véhicule. Par ailleurs, un courant insuffisant affectera directement le couple de sortie du moteur électrique.
Le circuit principal d'un convertisseur de fréquence typique se compose de trois parties : un circuit redresseur, un circuit intermédiaire et un circuit onduleur. Le circuit redresseur est relativement simple et utilise directement un pont redresseur triphasé (redresseur non commandé à diodes de puissance, redresseur non commandé à thyristors) pour obtenir du courant continu, également appelé tension du bus CC. Lorsqu'un circuit intermédiaire est présent entre le circuit redresseur et le circuit onduleur, incluant des circuits généraux, des circuits de filtrage et des blocs de freinage, l'onduleur dispose d'un condensateur de grande capacité faisant office de régulateur de filtrage. Ce condensateur filtre les pulsations du courant continu du redresseur, assurant ainsi une alimentation CC relativement stable. Le module onduleur utilise également un boîtier de résistances de freinage externe. Grâce à sa grande capacité, lors de la décélération et du freinage du moteur, le courant est absorbé par le générateur et l'onduleur stocke l'énergie électrique dans le condensateur. En cas de variation importante de la puissance, l'onduleur actionne la résistance de freinage externe pour dissiper l'excès de courant et éviter ainsi les surtensions. Enfin, le circuit onduleur est la partie la plus importante et la plus sensible d'un convertisseur. Les méthodes générales de commande par modulation de fréquence se divisent en deux catégories : la modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) et la modulation de largeur d'impulsion (PWM). Cependant, la PAM nécessite parfois l'utilisation de circuits redresseurs commandés dans certains convertisseurs de fréquence, ce qui impose des exigences de déclenchement élevées et présente davantage d'inconvénients. La commande PWM est la méthode la plus couramment employée. La modulation PWM est un dispositif de commutation basé sur des circuits d'onduleurs haute fréquence, qui contrôle la période de modulation de la fréquence de sortie en modifiant la largeur d'impulsion de la tension. Elle est désormais utilisée dans de nombreux dispositifs de commutation, tels que les IGBT, qui appliquent des impulsions haute fréquence au moteur (charge inductive), contribuant ainsi à générer des signaux sinusoïdaux et à contrôler la tension et la fréquence, permettant une régulation de vitesse continue.
Le convertisseur de fréquence pour ascenseur n'est pas seulement un instrument spécialisé pour la commande d'ascenseurs, mais aussi un produit haut de gamme parmi les convertisseurs de fréquence de petite et moyenne puissance. Il améliore l'efficacité de l'ascenseur, assure un fonctionnement fluide et prolonge sa durée de vie. Associé à une commande par automate programmable ou micro-ordinateur, il démontre la supériorité de la commande sans contact : câblage simplifié, commande flexible, fonctionnement fiable et maintenance et surveillance des pannes facilitées. L'installation d'un dispositif de récupération d'énergie sur le convertisseur de fréquence permet de convertir efficacement l'énergie électrique régénérée, stockée dans le condensateur du convertisseur, en énergie électrique alternative et de la réinjecter dans le réseau électrique. L'ascenseur devient ainsi une véritable centrale électrique verte, capable d'alimenter d'autres équipements et de réaliser des économies d'énergie.