旁路變頻技術(shù)在扶梯節(jié)能改造中的應(yīng)用

關(guān)輝

東芝電梯（中國）有限公司 遼寧沈陽 110168

目前常用的扶梯變頻技術(shù)有全變頻和旁路變頻兩種，兩種控制方式的區(qū)別見下表：

比較項目 全變頻技術(shù) 旁路變頻技術(shù)變頻器工作狀態(tài) 扶梯啟動后一直工作，縮短壽命僅加減速及低速時工作，延長壽命變頻器功率選擇 大于等于電機(jī)功率，成本高 降級選擇，成本低制動再生能量 再生能量大，需大功率制動電阻，成本高再生能量小，用小功率制動電阻，成本低額速運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性 變頻器驅(qū)動電機(jī)，穩(wěn)定性略差 電網(wǎng)驅(qū)動電機(jī)，穩(wěn)定性好額速電能效率 電源通過變頻器，電源效率約95%電源不通過變頻器，電源效率100%變頻器故障時 扶梯無法運行 扶梯可由原主回路工作，增加系統(tǒng)冗余度，可靠性高

全變頻技術(shù)：當(dāng)有乘客走近時，扶梯啟動并以額定速度運行，當(dāng)乘客離開后扶梯轉(zhuǎn)為低速運行或停止。其主要特點是扶梯的整個運行過程中電機(jī)都需要由變頻器驅(qū)動。旁路變頻技術(shù)：當(dāng)有乘客走近時，由旁路變頻器拖動扶梯運行到額定速度，當(dāng)同步切換卡檢測到變頻器輸出電源與工頻電網(wǎng)的頻率、相位一致后，將驅(qū)動電源切換到電網(wǎng)，扶梯以額定速度運行；乘客離開后，扶梯再切換為旁路變頻控制，減速進(jìn)入低速運行模式或停梯。與全變頻技術(shù)相比，旁路變頻技術(shù)具有前期改造成本低，后期用電費用低，變頻器壽命長以及變頻器故障時扶梯仍可使用原回路工作等優(yōu)點，應(yīng)在扶梯節(jié)能改造工程中大力推廣。

1 采用旁路變頻技術(shù)的改造方法

1.1 主回路改造原理

老舊扶梯的控制系統(tǒng)一般以接觸器、繼電器的通斷來控制電動機(jī)的運行。當(dāng)運行接觸器和上行接觸器動作時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，扶梯上行；當(dāng)運行接觸器和下行接觸器動作時，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，扶梯下行。對此類扶梯控制系統(tǒng)進(jìn)行旁路變頻改造，可以保留原主回路，增設(shè)一條旁路連接變頻器，并增加接觸器來控制變頻器輸出側(cè)的通斷，實現(xiàn)對電機(jī)的旁路變頻控制。當(dāng)需要扶梯以額定速度運行時，電網(wǎng)通過原主回路直接對電機(jī)供電；當(dāng)需要扶梯以低速運行實現(xiàn)節(jié)能時，電網(wǎng)通過旁路變頻器對電機(jī)供電。由于變頻器的輸出端不允許接入電源，因此原主回路接觸器和旁路接觸器不允許同時接通，兩個接觸器間必須安裝機(jī)械互鎖器以保證可靠的互鎖和延時。為了保證變頻器故障不影響扶梯正常工作，原回路電機(jī)線圈星、角接轉(zhuǎn)換接觸器仍需保留。旁路變頻改造原理圖見圖1。

圖1

1.2 控制邏輯

1.2.1 正常運轉(zhuǎn)模式

首先用鑰匙開關(guān)啟動扶梯，此時電機(jī)繞組處于星形接法狀態(tài)，由變頻器（輸出頻率50Hz）驅(qū)動完成啟動過程，約5S（由PLC程序設(shè)定）后電機(jī)繞組切換到三角形接法狀態(tài)，同時切換到電網(wǎng)直接供電工作狀態(tài)。經(jīng)過一段時間（由PLC程序設(shè)定）后，電機(jī)切換到星形接法狀態(tài)，同時電機(jī)改由變頻器驅(qū)動，并將變頻器輸出頻率設(shè)定為20Hz（根據(jù)節(jié)能運行速度值設(shè)定）。無人時保持一段時間（由PLC程序設(shè)定），若在這一規(guī)定時間內(nèi)檢測到仍然無人，則變頻器輸出頻率由20Hz減低到0Hz，扶梯停止，處于待觸發(fā)狀態(tài)。處于待觸發(fā)狀態(tài)時，若有乘客順著指定的扶梯運行方向觸發(fā)了乘客檢測器（光電開關(guān)），則扶梯自動啟動，由變頻器（輸出頻率50Hz）驅(qū)動電機(jī)，在星形狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，5S之后切換到三角形狀態(tài)下工作，同時切換到電網(wǎng)直接驅(qū)動電機(jī)狀態(tài)。把全部乘客運送出去后，經(jīng)過一段時間扶梯從電網(wǎng)直接驅(qū)動電機(jī)狀態(tài)切換到變頻器驅(qū)動電機(jī)狀態(tài)（變頻器輸出頻率20Hz），同時電機(jī)繞組由三角形接法切換到星形接法。在20Hz頻率下運行一定時間，若無人觸發(fā)乘客檢測器，則將變頻器輸出頻率從20Hz降低到0Hz。若在20Hz頻率運行期間有人觸發(fā)乘客檢測器，立即將變頻器輸出頻率從20Hz增加到50Hz，約5S后電機(jī)繞組由星形接法切換到三角形接法，同時進(jìn)入電網(wǎng)直接驅(qū)動電機(jī)狀態(tài)。

1.2.2 檢修操作模式

在檢修操作模式下，用檢修盒操作扶梯運行。扶梯一直處于變頻器驅(qū)動狀態(tài)下，電機(jī)繞組一直處于星形接法狀態(tài)，變頻器輸出頻率可設(shè)定為25Hz（根據(jù)檢修速度設(shè)定）。檢修點動上行和點動下行速度均為25Hz對應(yīng)速度。

2 結(jié)語

節(jié)能環(huán)保已成為現(xiàn)代社會的趨勢。相比以往的全變頻技術(shù)，采用旁路變頻技術(shù)對老舊扶梯進(jìn)行改造在成本、性能和應(yīng)用環(huán)境等方面都具有優(yōu)勢。面對能源供需矛盾的日益突出，相信會成為更多客戶的選擇。