摘要：HD5E扶梯專用驅(qū)動控制器運用先進(jìn)的客戶化設(shè)計理念，專注扶梯行業(yè)需求，將先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)與扶梯控制邏輯完美結(jié)合；HD5E具有多種扶梯控制運行模式，優(yōu)秀的旁路變頻技術(shù)，完善的扶梯控制邏輯和扶梯故障保護(hù)，可滿足各類扶梯節(jié)能改造和新梯應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：電機(jī)控制，扶梯控制，旁路變頻，節(jié)能運行

　　1.引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，自動扶梯的應(yīng)用越來越多，目前中國的扶梯保有量已經(jīng)超過100萬臺。扶梯系統(tǒng)在給人們帶來方便和快鍵的同時也消耗著大量電能。隨著節(jié)能減排的推進(jìn)，扶梯節(jié)能勢在必行。2008年10月1日由國務(wù)院頒布的《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》正式實施，更是以法律的形式引導(dǎo)著扶梯節(jié)能的發(fā)展趨勢。

　　自動扶梯大量應(yīng)用在商場、機(jī)場、地鐵等公共場合，開啟后就以額定梯速運行，無人乘梯時，扶梯照樣高速運行，大量消耗電能并磨損電梯的機(jī)械部件。如果能在無人乘梯時降低扶梯的運行速度，甚至停止扶梯運行，就可以能節(jié)約電能，并減少電梯機(jī)械部件的磨損，提高電梯的使用壽命。

　　2.現(xiàn)有扶梯系統(tǒng)分析

　　2.1非節(jié)能扶梯系統(tǒng)

　　目前保有的扶梯絕大部分應(yīng)用為非節(jié)能扶梯控制系統(tǒng)。采用PLC或者專用控制板作為扶梯控制系統(tǒng)的核心，控制系統(tǒng)接收到啟動信號后，控制相應(yīng)接觸器動作，電網(wǎng)驅(qū)動扶梯上行或者下行。這些系統(tǒng)都具有扶梯保護(hù)邏輯、加油和蜂鳴等功能。非節(jié)能扶梯只能控制扶梯以額定梯速運行或者扶梯停梯。

　　2.2Y-△降壓啟動節(jié)能扶梯系統(tǒng)

　　這種方案，無人乘梯時，斷開接觸器，電機(jī)斷電，扶梯停止；有人乘梯時，扶梯Y-△降壓啟動，快速運行。這種系統(tǒng)可以達(dá)到節(jié)約能源的目的，但是頻繁啟停，雖然以Y-△降壓啟動，但啟動時還是會對扶梯和電網(wǎng)帶來不小的沖擊。因此，這種方案應(yīng)用很少。

　　2.3帶通用變頻器的節(jié)能扶梯系統(tǒng)

　　變頻器具備調(diào)速功能，可以實現(xiàn)電機(jī)的軟啟動，并且可以根據(jù)需求使得扶梯運行在不同速度。但是通用變頻器本身沒有扶梯控制的相關(guān)邏輯，需要和其他控制器一起使用，由其他控制器來完成扶梯控制邏輯，接收上、下光電信號，輸出快速或者慢速運行命令給變頻器，變頻器驅(qū)動扶梯快速或者慢速運行。由于一直是變頻運行，電梯下行時發(fā)電運行，這時變頻器需要配置制動電阻。這類系統(tǒng)，雖然可以實現(xiàn)軟啟動、并能實現(xiàn)低速節(jié)能，但是系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，成本較高。

　　3.HD5E技術(shù)特點

　　HD5E扶梯專用驅(qū)動控制器運用先進(jìn)的客戶化設(shè)計理念，專注扶梯行業(yè)需求，將先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)與扶梯控制邏輯完美結(jié)合。產(chǎn)品具有多種扶梯運行模式，優(yōu)秀的旁路變頻技術(shù)，完善的扶梯控制邏輯和扶梯故障保護(hù)，可滿足各類扶梯改造和新梯應(yīng)用。

　　3.1多種扶梯運行模式

　　（1）旁路變頻運行模式

　　有人乘梯時，驅(qū)動控制器控制扶梯加速運行到工頻后，扶梯由變頻驅(qū)動切換到工頻驅(qū)動；無人乘梯時，扶梯由變頻驅(qū)動，低速運行。

　　（2）全變頻運行模式

　　是否有人乘梯，扶梯始終處于變頻驅(qū)動運行，有人乘梯時高速運行，無人乘梯時低速節(jié)能運行。

　?。?）工頻Y-△運行模式

　　扶梯采用Y-△降壓啟動，減少對扶梯及電網(wǎng)的沖擊，啟動完成后扶梯由工頻驅(qū)動運行。當(dāng)變頻輸出異常時，扶梯系統(tǒng)可以運行在工頻Y-△運行模式，一套系統(tǒng)提供了2種選擇。

　?。?）檢修運行

　　檢修運行分為變頻檢修和工頻Y-△檢修，分別在變頻狀態(tài)和工頻狀態(tài)在檢查扶梯系統(tǒng)輸入、輸出信號及運行狀態(tài)。

　　3.2優(yōu)秀的旁路變頻技術(shù)

　　扶梯由變頻切換到工頻時，優(yōu)秀的相位鎖定技術(shù)使得切換時沖擊電流小，扶梯無抖動。

　　扶梯由工頻切換到變頻時，超平滑轉(zhuǎn)速跟蹤技術(shù)，實現(xiàn)無沖擊啟動。

　　3.3三種節(jié)能運行模式

　　HD5E提供了無人乘梯低速運行、無人乘梯先低速運行后停止運行和無人乘梯停止運行三種不同的節(jié)能運行模式，并且提供了正向快車時間、慢車運行時間、快車運行頻率和慢車運行頻率等可供用戶自己設(shè)置的功能參數(shù)，能靈活的滿足不同應(yīng)用場合的節(jié)能需求。

圖1 無人乘梯低速運行

圖2 無人乘梯先低速運行后停止運行

圖3 無人乘梯停止運行

　　1.1完善的扶梯故障保護(hù)

　　HD5E除了具備變頻器的各種保護(hù)功能外，還為扶梯系統(tǒng)提供安全回路斷開保護(hù)、防逆轉(zhuǎn)保護(hù)、驅(qū)動鏈條斷鏈保護(hù)、電機(jī)測速保護(hù)、扶手帶測速保護(hù)、上下梯級遺失保護(hù)、觸點粘連保護(hù)、接觸器觸點反饋斷開保護(hù)、火警保護(hù)等完善的扶梯故障保護(hù)邏輯，完全滿足行業(yè)規(guī)范和國家相關(guān)技術(shù)要求，保障扶梯安全可靠運行。

　　4.HD5E應(yīng)用案例

　　4.1HD5E節(jié)能改造應(yīng)用案例

　　在改造應(yīng)用上，首先需要仔細(xì)分析原來系統(tǒng)的構(gòu)成，目前市面上普遍是以PLC為核心構(gòu)成的扶梯控制系統(tǒng)或者專用控制板為核心構(gòu)成的扶梯系統(tǒng)。改造的時候，用戶一般要求不能對原系統(tǒng)做大的改動，以最小的改動完成扶梯節(jié)能改造是許多改造場合的要求。

　　在這種改造場合，我們選擇全變頻運行模式的改造方案。

　　系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如下：

圖4 HD5E節(jié)能改造接線示意圖

      以上方案，只需要從原來的系統(tǒng)中引出上行命令、下行命令和停機(jī)命令三個信號，扶梯的保護(hù)邏輯仍然由原來系統(tǒng)完成，但原來系統(tǒng)的主電不輸出給電機(jī)，電機(jī)由HD5E變頻驅(qū)動。增加的上部光電和下部光電信號分別安裝在扶梯的上、下入口處，用來檢測是否有人乘梯。有人乘梯時，HD5E驅(qū)動扶梯高速運行；無人乘梯時，HD5E驅(qū)動扶梯低速節(jié)能運行或者停止運行。

      這種方案可以簡單的實現(xiàn)扶梯的節(jié)能改造。由于是全變頻運行，扶梯載人下行時，能量回饋到HD5E，一般需要配置制動電阻，用來泄放回饋的能量，防止HD5E出現(xiàn)過壓故障。另外需要注意的是，原來系統(tǒng)一般設(shè)置有測速保護(hù)，而原來系統(tǒng)測速保護(hù)的基準(zhǔn)是額定梯速，當(dāng)扶梯低速運行的時候原系統(tǒng)會報測速保護(hù)故障，這時需要屏蔽原系統(tǒng)的測速保護(hù)，然后將測速信號輸入到HD5E中，由HD5E實現(xiàn)測速保護(hù)，HD5E提供了完善的各類測速保護(hù)，完全可以保護(hù)扶梯可能出現(xiàn)的速度異常。

4.2 HD5E新梯應(yīng)用案例

      在新梯應(yīng)用中，可以充分發(fā)揮HD5E先進(jìn)的電機(jī)控制性能和完美的扶梯控制邏輯。HD5E既可以完成扶梯控制邏輯又能完成對電機(jī)的變頻調(diào)速，用HD5E構(gòu)成的扶梯控制系統(tǒng)，不再需要其他的控制器件，高度的集成提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。

      在新梯應(yīng)用中，采用旁路變頻運行模式，同時配備Y接觸器和△接觸器作為備用，當(dāng)變頻輸出異常時，可以切換到工頻Y-△運行模式，提高扶梯系統(tǒng)運行的可靠性。

圖5 HD5E新梯應(yīng)用主回路圖接線圖

      其中：KM1為變頻輸出接觸器；KM2a電網(wǎng)上行接觸器；KM2b為電網(wǎng)下行接觸器；KM3a為Y接觸器；KM3b為△接觸器。

圖6 HD5E新梯應(yīng)用控制信號接線圖

采用HD5E扶梯專用驅(qū)動控制器構(gòu)成的扶梯控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點

（1）       實現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速，節(jié)約了能源，減少了扶梯的沖擊和磨損，提高了扶梯使用壽命。

（2）       采用旁路變頻技術(shù)，減少了HD5E變頻輸出工作的時間，增加了HD5E的使用壽命；由于HD5E只是在啟動和低速的時候變頻輸出，因此可以降檔使用，節(jié)約系統(tǒng)成本；高速時切換到工頻運行，因此不需要配置制動電阻，節(jié)省了控制柜空間并減少了發(fā)熱。

（3）       將先進(jìn)的電機(jī)控制技術(shù)和完善的扶梯控制邏輯集成在一起，簡化了系統(tǒng)的構(gòu)成，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。

（4）       提供了工頻Y-△運行模式作為系統(tǒng)的備份，變頻輸出異常時，扶梯可以由工頻驅(qū)動，進(jìn)一步提高了扶梯系統(tǒng)的可靠性。

（5）       多種節(jié)能模式和靈活的功能參數(shù)設(shè)置，滿足不同應(yīng)用的需求。

1.1       HD5E節(jié)能分析

功率P計算公式如下：

      與50Hz運行相比較，10Hz低速運行時，每小時可以節(jié)約電能近2Kwh，以每天低速運行5小時計算，則一天可以節(jié)約電能10Kwh。扶梯還可以運行在無人乘梯先低速運行后停止運行模式，停止運行時能節(jié)約更多的電能。以上推算，說明了HD5E在節(jié)能方面的巨大優(yōu)勢。當(dāng)然不同的應(yīng)用場合，節(jié)能效果會有差別，主要和扶梯空載時電機(jī)電流和電機(jī)功率因素有關(guān)。

5.結(jié)語

      實踐證明HD5E扶梯專用驅(qū)動控制器無論是在舊梯改造場合還是在新梯應(yīng)用場合，都以其優(yōu)異的性能，豐富靈活的功能，可靠穩(wěn)定的表現(xiàn)贏得了客戶的認(rèn)可。HD5E必將為扶梯系統(tǒng)的升級，為節(jié)能減排的推進(jìn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

1. 深圳市海浦蒙特科技有限公司.HD5E系列扶梯專用驅(qū)動控制器用戶手冊.
2. 顧德仁. 自動扶梯節(jié)能運行改造方案淺析.

作者簡介：

第一作者：陸曉春

蘇州遠(yuǎn)志科技有限公司 工程師

從事電動扶梯技術(shù)設(shè)計工作

第二作者：鐘玉濤

深圳市海浦蒙特科技有限公司 研究開發(fā)部工程師，中級技術(shù)職稱

2007年  華中科技大學(xué)電力電子與電氣傳動專業(yè)碩士研究生畢業(yè)

2007年至今  從事變頻器研究開發(fā)工作

第三作者：鄭偉

深圳市海浦蒙特科技有限公司 研究開發(fā)部定制開發(fā)部經(jīng)理，中級技術(shù)職稱

2005年  西安交通大學(xué)工業(yè)電氣自動化專業(yè)碩士研究生畢業(yè)

2003年至今  從事變頻器研究開發(fā)工作