一种基于旁路变频技术的扶梯一体化变频控制器

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案作详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种基于旁路变频技术的扶梯一体化变频控制器1，主要包括：控制器电路11、电机驱动电路12和电源电路13。控制电路11的电源从外部引入，电机驱动电路12向外部输出信号对扶梯曳引机进行控制，控制电路11接受来自变频控制器“外设”的外部信号5，控制电路11处理后的信号输出给电机驱动电路12。扶梯一体化变频控制电路采集各种开关信号，从而驱动电机运行，同时时刻检测着扶梯的运行状态是否正常，一旦异常，则会立即停车，以保证乘客的安全。而且参数设置相对比较简单，在扶梯使用前，要进行电机参数设置，为扶梯的正常运行提供依据。

控制部分是本发明技术关键，其主体结构框图如图2所示，包括：电机状态检测模块、电机驱动算法模块、PWM模块(脉宽调制模块)、参数存储控制模块、曲线计算与控制模块、时钟模块、扶梯控制逻辑模块、端子输入输出等模块。

图3是一种基于旁路变频技术的扶梯一体化变频控制器典型应用的控制驱动系统框图，主要包括：扶梯一体化控制器1、电源同步切换卡2和交流电机3。图中R、S、T表示工业电源的三根相线，U、V、W代表变频器输出电源的三根相线，Kup、Kdown是控制扶梯上行、下行的接触器，Kout是采用变频驱动使用的接触器。在扶梯上行过程中，Kout先闭合，扶梯采用变频驱动进行加速，当加速到扶梯额定速度后，Kout断开，Kup闭合，然后扶梯在电网电源的驱动下运行，扶梯运行方向向上；当扶梯无乘客进入一段时间后，Kup断开，Kout闭合，扶梯在变频的驱动下减速待机；扶梯下行与上行控制时序相同。

从图3可以看出，本发明扶梯控制方式是一种旁路变频驱动，在扶梯上设置变频装置，扶梯开始运行时采用变频启动，当扶梯达到额定速度稳速运行时，扶梯通过电源同步切换卡2自动平滑切换到工业频率运行。如无乘客乘梯，扶梯将由工频运行切换到变频运行，由100％额定速度自动降到设定的慢车速度爬行(如扶梯在20％速度下运行很长一段时间仍无人乘梯，则扶梯会自动平缓地停梯待命，该功能可自行设定)。当安装在扶梯出入口处的传感器检测到有乘客乘梯，则扶梯速度马上平缓地升至100％额定速度，再次切换至工频平稳运行，如乘客继续进入扶梯，扶梯将一直以额定速度正常运行。如在预先设定的时间内扶梯入口处的传感器没再检测到有乘客进入扶梯，则扶梯将自动转至爬行速度运行。

其中，电源同步切换卡2是利用两个电源的微小频率差，采样到交流电源的同步信号，以这个同步信号为基础，实现变频电源到工业电源的平滑切换，保证扶梯在变频运行切换至工频运行时的平滑过渡。为提高设备的性能价格比，扶梯一体化变频控制器可以根据交流电机3的功率降低一档功率来配置，比如，若电机额定功率为8kw，则可配置功率为5.5kw的变频器。

图4是扶梯一体化变频控制器在使用过程中的典型应用曲线图：扶梯变频启动后，匀加速至额定速度，在A点处配合同步切换卡2完成变频运行到工频运行的平滑切换，至D段处工频运行；无乘客乘梯时，到设定的时间后，运行到B点，再由工频运行切换至变频运行，至E段处低速爬行；在入口处的传感器检测到有乘客乘梯时，即在C点立即加速运行，依次循环。这样，扶梯在加减速、待机时使用变频器进行电机驱动，而在扶梯稳态运行时，采用工业电源驱动交流电动机，在节省变频器本身功耗的同时，使工作于发电状态的电机可以将多余能量回馈到电网，无需制动电阻来释放这部分能量，既节省能源、节省成本，又可以减少散热，解决了原本狭小的机房空间散热难的问题。另外，一旦变频器发生故障，则可以通过控制系统修改参数将扶梯一体化的驱动方式改为Y-Δ启动，使驱动电机直接连到电网下运行，从而保证扶梯继续运行使用。

表1列出了应用本发明技术方案可以实现的一些扶梯功能。从表中可看出，与传统的变频控制器相比，本发明具有先进的电机控制算法，以及电机参数自动调谐、变频节能控制、速度跟踪控制等多种扶梯控制专用功能，这是同类产品所无法比拟的。

                          表1