專利名稱：一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及扶梯及人行道的變頻控制和邏輯控制系統(tǒng)，尤其涉及旁路變頻技術(shù)，屬于扶梯及人行道制造加工與運行控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
扶梯、人行道廣泛應(yīng)用于車站、商場、機場等人員流動比較大的場合，從控制方式來看，扶梯與人行道的控制實現(xiàn)方式基本相同，兩者具有一致性。扶梯從控制方式上來分可以分為兩種變頻扶梯、非變頻扶梯。由于變頻扶梯具有節(jié)能、電機沖擊小、機械磨損小等優(yōu)點，因此其使用比例正逐漸加大。
變頻扶梯的控制主要涉及兩個部分，即扶梯曳引機的變頻控制和扶梯邏輯控制。目前市場上已有的變頻扶梯主要以全變頻驅(qū)動為主，進行電機配置時以1∶1匹配變頻器。這種變頻扶梯，其變頻器與扶梯邏輯控制是兩個獨立的部分，并沒有實現(xiàn)將變頻器與部分扶梯功能進行整合。因此在調(diào)試扶梯時，調(diào)試人員必須對上述兩個部分分別進行調(diào)試，使兩個部分配合工作，這就增加了調(diào)試難度；其次，讓兩個獨立的部分協(xié)調(diào)工作，相互之間需要進行信息交換，容易出現(xiàn)信號干擾以及信號連接問題，增加了潛在的故障。此外，在扶梯下行過程中，由于乘客的勢能存在，使扶梯曳引機處于發(fā)電運行狀態(tài)，此時變頻器的直流母線電壓升高，因此還需要進行能耗制動，將此部分能量消耗在電阻上，這不僅浪費了資源，而且還增加了扶梯的運行成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，使扶梯的變頻調(diào)速與運行控制有機結(jié)合，既便于扶梯的安裝調(diào)試，又能保障扶梯在更為高效、穩(wěn)定、安全的狀況下運行。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，其特征在于扶梯控制器和變頻器合為一體，一體化的變頻控制器包括電機驅(qū)動電路、電源電路和控制電路，控制電路接受來自變頻控制器“外設(shè)”的信號，控制電路處理后的信號輸出給電機驅(qū)動電路，電機驅(qū)動電路分別接受工業(yè)電源與變頻器輸出電源兩種電源信號，電機驅(qū)動電路向外部輸出信號對扶梯曳引機進行控制。
進一步地，上述的一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，其中，所述控制電路包括，電機狀態(tài)檢測模塊、電機驅(qū)動算法模塊、脈寬調(diào)制模塊、參數(shù)存儲控制模塊、曲線計算與控制模塊、時鐘模塊、扶梯控制邏輯模塊、端子輸入輸出模塊。
再進一步地，上述的一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，其中，扶梯加速、減速、待機時，采用變頻器輸出電源驅(qū)動電機；扶梯穩(wěn)態(tài)運行時，采用工業(yè)電源驅(qū)動電機。
這樣，本發(fā)明集電機驅(qū)動、邏輯控制、變頻控制各項功能于一身，高度整合了扶梯的運行控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)緊湊，避免了現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計扶梯電氣系統(tǒng)時分別選擇邏輯控制部分與驅(qū)動部分的繁瑣過程，以更低的成本、更佳的配合，完成原本兩部分才可以實現(xiàn)的功能。
該技術(shù)方案將扶梯的工作過程分為“啟動待機”和“工頻運行”兩部分，“啟動待機”時由變頻器驅(qū)動電機運行，具有啟動平滑、減小機械沖擊、增加電機壽命的優(yōu)勢；“工頻運行”時電機直接由電網(wǎng)驅(qū)動，變頻器處于待機狀態(tài)，在節(jié)省變頻器本身功耗的同時，使工作于發(fā)電狀態(tài)的電機可以將多余能量回饋給電網(wǎng)，無需制動電阻來釋放這部分能量，既節(jié)約能源又減少散熱。
由于充分利用了扶梯控制中變頻驅(qū)動與工頻驅(qū)動的優(yōu)點，采用本發(fā)明技術(shù)方案可以使扶梯運行的曲線控制更為合理，實現(xiàn)扶梯邏輯控制與變頻控制的信息共享，減少很多外圍接線，避免普通Y-Δ啟動產(chǎn)生很大的啟動電流問題，從而大大降低扶梯運行的安全隱患，保證扶梯啟動平滑、運行舒適。在無人乘梯時，扶梯以爬行速度運行，一方面節(jié)約了電能，減小了扶梯損耗；另一方面也為即將進入扶梯的乘客明確了扶梯運行方向，對客流早晚高峰和低峰變化較為明顯、且長時間連續(xù)使用扶梯的場合非常適用，也利于已有老扶梯的節(jié)能改造。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步說明圖1扶梯一體化變頻控制器的構(gòu)成；圖2控制部分主體框圖；圖3本發(fā)明控制電路的應(yīng)用框圖；圖4本發(fā)明在使用過程中典型的運行曲線。
其中1一體化變頻控制器；11控制電路；12電機驅(qū)動電路；13電源電路；2電源同步切換卡；3電機；4電源；5外部信號。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器1，主要包括控制器電路11、電機驅(qū)動電路12和電源電路13?？刂齐娐?1的電源從外部引入，電機驅(qū)動電路12向外部輸出信號對扶梯曳引機進行控制，控制電路11接受來自變頻控制器“外設(shè)”的外部信號5，控制電路11處理后的信號輸出給電機驅(qū)動電路12。扶梯一體化變頻控制電路采集各種開關(guān)信號，從而驅(qū)動電機運行，同時時刻檢測著扶梯的運行狀態(tài)是否正常，一旦異常，則會立即停車，以保證乘客的安全。而且參數(shù)設(shè)置相對比較簡單，在扶梯使用前，要進行電機參數(shù)設(shè)置，為扶梯的正常運行提供依據(jù)。
控制部分是本發(fā)明技術(shù)關(guān)鍵，其主體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，包括電機狀態(tài)檢測模塊、電機驅(qū)動算法模塊、PWM模塊(脈寬調(diào)制模塊)、參數(shù)存儲控制模塊、曲線計算與控制模塊、時鐘模塊、扶梯控制邏輯模塊、端子輸入輸出等模塊。
圖3是一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器典型應(yīng)用的控制驅(qū)動系統(tǒng)框圖，主要包括扶梯一體化控制器1、電源同步切換卡2和交流電機3。圖中R、S、T表示工業(yè)電源的三根相線，U、V、W代表變頻器輸出電源的三根相線，Kup、Kdown是控制扶梯上行、下行的接觸器，Kout是采用變頻驅(qū)動使用的接觸器。在扶梯上行過程中，Kout先閉合，扶梯采用變頻驅(qū)動進行加速，當加速到扶梯額定速度后，Kout斷開，Kup閉合，然后扶梯在電網(wǎng)電源的驅(qū)動下運行，扶梯運行方向向上；當扶梯無乘客進入一段時間后，Kup斷開，Kout閉合，扶梯在變頻的驅(qū)動下減速待機；扶梯下行與上行控制時序相同。
從圖3可以看出，本發(fā)明扶梯控制方式是一種旁路變頻驅(qū)動，在扶梯上設(shè)置變頻裝置，扶梯開始運行時采用變頻啟動，當扶梯達到額定速度穩(wěn)速運行時，扶梯通過電源同步切換卡2自動平滑切換到工業(yè)頻率運行。如無乘客乘梯，扶梯將由工頻運行切換到變頻運行，由100％額定速度自動降到設(shè)定的慢車速度爬行(如扶梯在20％速度下運行很長一段時間仍無人乘梯，則扶梯會自動平緩地停梯待命，該功能可自行設(shè)定)。當安裝在扶梯出入口處的傳感器檢測到有乘客乘梯，則扶梯速度馬上平緩地升至100％額定速度，再次切換至工頻平穩(wěn)運行，如乘客繼續(xù)進入扶梯，扶梯將一直以額定速度正常運行。如在預先設(shè)定的時間內(nèi)扶梯入口處的傳感器沒再檢測到有乘客進入扶梯，則扶梯將自動轉(zhuǎn)至爬行速度運行。
其中，電源同步切換卡2是利用兩個電源的微小頻率差，采樣到交流電源的同步信號，以這個同步信號為基礎(chǔ)，實現(xiàn)變頻電源到工業(yè)電源的平滑切換，保證扶梯在變頻運行切換至工頻運行時的平滑過渡。為提高設(shè)備的性能價格比，扶梯一體化變頻控制器可以根據(jù)交流電機3的功率降低一檔功率來配置，比如，若電機額定功率為8kw，則可配置功率為5.5kw的變頻器。
圖4是扶梯一體化變頻控制器在使用過程中的典型應(yīng)用曲線圖扶梯變頻啟動后，勻加速至額定速度，在A點處配合同步切換卡2完成變頻運行到工頻運行的平滑切換，至D段處工頻運行；無乘客乘梯時，到設(shè)定的時間后，運行到B點，再由工頻運行切換至變頻運行，至E段處低速爬行；在入口處的傳感器檢測到有乘客乘梯時，即在C點立即加速運行，依次循環(huán)。這樣，扶梯在加減速、待機時使用變頻器進行電機驅(qū)動，而在扶梯穩(wěn)態(tài)運行時，采用工業(yè)電源驅(qū)動交流電動機，在節(jié)省變頻器本身功耗的同時，使工作于發(fā)電狀態(tài)的電機可以將多余能量回饋到電網(wǎng)，無需制動電阻來釋放這部分能量，既節(jié)省能源、節(jié)省成本，又可以減少散熱，解決了原本狹小的機房空間散熱難的問題。另外，一旦變頻器發(fā)生故障，則可以通過控制系統(tǒng)修改參數(shù)將扶梯一體化的驅(qū)動方式改為Y-Δ啟動，使驅(qū)動電機直接連到電網(wǎng)下運行，從而保證扶梯繼續(xù)運行使用。
表1列出了應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案可以實現(xiàn)的一些扶梯功能。從表中可看出，與傳統(tǒng)的變頻控制器相比，本發(fā)明具有先進的電機控制算法，以及電機參數(shù)自動調(diào)諧、變頻節(jié)能控制、速度跟蹤控制等多種扶梯控制專用功能，這是同類產(chǎn)品所無法比擬的。
表1

權(quán)利要求
1.一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，其特征在于扶梯控制器和變頻器合為一體，一體化的變頻控制器包括電機驅(qū)動電路、電源電路和控制電路，控制電路接受來自變頻控制器“外設(shè)”的信號，控制電路處理后的信號輸出給電機驅(qū)動電路，電機驅(qū)動電路分別接受工業(yè)電源與變頻器輸出電源兩種電源信號，電機驅(qū)動電路向外部輸出信號對扶梯曳引機進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，其特征在于所述控制電路包括，電機狀態(tài)檢測模塊、電機驅(qū)動算法模塊、脈寬調(diào)制模塊、參數(shù)存儲控制模塊、曲線計算與控制模塊、時鐘模塊、扶梯控制邏輯模塊、端子輸入輸出模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，其特征在于扶梯加速、減速、待機時，采用變頻器輸出電源驅(qū)動電機；扶梯穩(wěn)態(tài)運行時，采用工業(yè)電源驅(qū)動電機。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于旁路變頻技術(shù)的扶梯一體化變頻控制器，扶梯控制器和變頻器合為一體，一體化的變頻控制器包括電機驅(qū)動電路、電源電路和控制電路，控制電路接受來自變頻控制器“外設(shè)”的信號，控制電路處理后的信號輸出給電機驅(qū)動電路，電機驅(qū)動電路分別接受工業(yè)電源與變頻器輸出電源兩種電源信號，電機驅(qū)動電路向外部輸出信號對扶梯曳引機進行控制。該方案將扶梯的工作過程分為啟動待機和工頻運行兩部分，扶梯加減速、待機時使用變頻器電源驅(qū)動，而在穩(wěn)態(tài)運行時則采用工業(yè)電源驅(qū)動，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、便于調(diào)試、運行高效、穩(wěn)定安全等特點。
文檔編號B66B25/00GK101054148SQ20061003947
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者郭軍, 劉宇川, 傅曉洲, 江濤, 華志偉, 馬建新 申請人:蘇州江南嘉捷電梯有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司