1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，自動(dòng)扶梯的應(yīng)用越來(lái)越多，目前中國(guó)的扶梯保有量已經(jīng)超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)。扶梯系統(tǒng)在給人們帶來(lái)方便和快鍵的同時(shí)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(shì)在必行。2008年10月1日由國(guó)務(wù)院頒布的《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》正式實(shí)施，更是以法律的形式引導(dǎo)著扶梯節(jié)能的發(fā)展趨勢(shì)。

自動(dòng)扶梯大量應(yīng)用在商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、地鐵等公共場(chǎng)合，開(kāi)啟后就以額定梯速運(yùn)行，無(wú)人乘梯時(shí)，扶梯照樣高速運(yùn)行，大量消耗電能并磨損電梯的機(jī)械部件。如果能在無(wú)人乘梯時(shí)降低扶梯的運(yùn)行速度，甚至停止扶梯運(yùn)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(dòng)信號(hào)后，控制相應(yīng)接觸器動(dòng)作，電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)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(yùn)行或者扶梯停梯。

2.2 Y-△降壓?jiǎn)?dòng)節(jié)能扶梯系統(tǒng)

這種方案，無(wú)人乘梯時(shí)，斷開(kāi)接觸器，電機(jī)斷電，扶梯停止；有人乘梯時(shí)，扶梯Y-△降壓?jiǎn)?dòng)，快速運(yùn)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?jiǎn)?dòng)，但啟動(dòng)時(shí)還是會(huì)對(duì)扶梯和電網(wǎng)帶來(lái)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(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)，并且可以根據(jù)需求使得扶梯運(yùn)行在不同速度。但是通用變頻器本身沒(méi)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(lái)完成扶梯控制邏輯，接收上、下光電信號(hào)，輸出快速或者慢速運(yùn)行命令給變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)扶梯快速或者慢速運(yùn)行。由于一直是變頻運(yùn)行，電梯下行時(shí)發(fā)電運(yùn)行，這時(shí)變頻器需要配置制動(dòng)電阻。這類系統(tǒng)，雖然可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、并能實(shí)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(diǎn)

HD5E扶梯專用驅(qū)動(dòng)控制器運(yùn)用先進(jìn)的客戶化設(shè)計(jì)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(yùn)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(yùn)行模式

（1）旁路變頻運(yùn)行模式

有人乘梯時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制器控制扶梯加速運(yùn)行到工頻后，扶梯由變頻驅(qū)動(dòng)切換到工頻驅(qū)動(dòng)；無(wú)人乘梯時(shí)，扶梯由變頻驅(qū)動(dòng)，低速運(yùn)行。

（2）全變頻運(yùn)行模式

是否有人乘梯，扶梯始終處于變頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，有人乘梯時(shí)高速運(yùn)行，無(wú)人乘梯時(shí)低速節(jié)能運(yùn)行。

（3）工頻Y-△運(yùn)行模式

扶梯采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)，減少對(duì)扶梯及電網(wǎng)的沖擊，啟動(dòng)完成后扶梯由工頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)變頻輸出異常時(shí)，扶梯系統(tǒng)可以運(yùn)行在工頻Y-△運(yùn)行模式，一套系統(tǒng)提供了2種選擇。

（4）檢修運(yùn)行

檢修運(yùn)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(hào)及運(yùn)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(shí)，優(yōu)秀的相位鎖定技術(shù)使得切換時(shí)沖擊電流小，扶梯無(wú)抖動(dòng)。

扶梯由工頻切換到變頻時(shí)，超平滑轉(zhuǎn)速跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊啟動(dòng)。

3.3 三種節(jié)能運(yùn)行模式

HD5E提供了無(wú)人乘梯低速運(yùn)行、無(wú)人乘梯先低速運(yùn)行后停止運(yùn)行和無(wú)人乘梯停止運(yùn)行三種不同的節(jié)能運(yùn)行模式，并且提供了正向快車時(shí)間、慢車運(yùn)行時(shí)間、快車運(yùn)行頻率和慢車運(yùn)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(chǎng)合的節(jié)能需求。

3.4 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(kāi)保護(hù)、防逆轉(zhuǎn)保護(hù)、驅(qū)動(dòng)鏈條斷鏈保護(hù)、電機(jī)測(cè)速保護(hù)、扶手帶測(cè)速保護(hù)、上下梯級(jí)遺失保護(hù)、觸點(diǎn)粘連保護(hù)、接觸器觸點(diǎn)反饋斷開(kāi)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(guó)家相關(guān)技術(shù)要求，保障扶梯安全可靠運(yùn)行。

4 HD5E應(yīng)用案例

4.1 HD5E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(lái)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(shí)候，用戶一般要求不能對(duì)原系統(tǒng)做大的改動(dòng)，以最小的改動(dòng)完成扶梯節(jié)能改造是許多改造場(chǎng)合的要求。

在這種改造場(chǎng)合，我們選擇全變頻運(yùn)行模式的改造方案。

系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如下：

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

這種方案可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)扶梯的節(jié)能改造。由于是全變頻運(yùn)行，扶梯載人下行時(shí)，能量回饋到HD5E，一般需要配置制動(dòng)電阻，用來(lái)泄放回饋的能量，防止HD5E出現(xiàn)過(guò)壓故障。另外需要注意的是，原來(lái)系統(tǒng)一般設(shè)置有測(cè)速保護(hù)，而原來(lái)系統(tǒng)測(cè)速保護(hù)的基準(zhǔn)是額定梯速，當(dāng)扶梯低速運(yùn)行的時(shí)候原系統(tǒng)會(huì)報(bào)測(cè)速保護(hù)故障，這時(shí)需要屏蔽原系統(tǒng)的測(cè)速保護(hù)，然后將測(cè)速信號(hào)輸入到HD5E中，由HD5E實(shí)現(xiàn)測(cè)速保護(hù)，HD5E提供了完善的各類測(cè)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(duì)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(yùn)行模式，同時(shí)配備Y接觸器和△接觸器作為備用，當(dāng)變頻輸出異常時(shí)，可以切換到工頻Y-△運(yùn)行模式，提高扶梯系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

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。

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

（1）實(shí)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(shí)間，增加了HD5E的使用壽命；由于HD5E只是在啟動(dòng)和低速的時(shí)候變頻輸出，因此可以降檔使用，節(jié)約系統(tǒng)成本；高速時(shí)切換到工頻運(yùn)行，因此不需要配置制動(dòng)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(jiǎn)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(yùn)行模式作為系統(tǒng)的備份，變頻輸出異常時(shí)，扶梯可以由工頻驅(qū)動(dòng)，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。

4.3 HD5E節(jié)能分析

功率P計(jì)算公式如下：

其中，U為線電壓，I為相電流，為功率因素。以一臺(tái)7.5Kw電機(jī)驅(qū)動(dòng)的扶梯為例，扶梯空載50Hz高速運(yùn)行時(shí)，輸出線電壓380V，輸出相電流8A，電機(jī)輕載時(shí)功率因素較低，假設(shè)為0.5，此時(shí)功率P計(jì)算如下。

扶梯空載10Hz低速運(yùn)行時(shí)，輸出線電壓約80V，輸出相電流8A，低速運(yùn)行時(shí)電機(jī)功率因素稍有上升，假設(shè)為0.7，此時(shí)功率P計(jì)算如下。

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

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明HD5E扶梯專用驅(qū)動(dòng)控制器無(wú)論是在舊梯改造場(chǎng)合還是在新梯應(yīng)用場(chǎng)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(jí)，為節(jié)能減排的推進(jìn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。