[摘要] 隨著自動扶梯進一步向著高科技、節(jié)能、智能化的方向發(fā)展，變頻器在扶梯領域也被廣泛地應用。由西門子MM440變頻器和可編程控制器（PLC）構成的變頻調速系統(tǒng)對傳統(tǒng)扶梯進行節(jié)能改造后， 能夠有效節(jié)約能源， 降低運行成本。本文對節(jié)能改造方案進行了設計和分析。

[關鍵詞] 變頻控制 功能參數 節(jié)能分析

目前，自動扶梯的節(jié)能運行是變頻器應用的熱點領域之一。自動扶梯廣泛應用于大型商場、超市、機場、地鐵、賓館等場合。大多數扶梯在客流量大的時候，工作于額定運行狀態(tài)，在空載時仍以額定速度運行，具有耗能大，機械磨損嚴重，使用壽命低等缺點。采用MM440變頻器組成的變頻控制系統(tǒng)，可以很好地解決這些問題。MM440是一種高性能的矢量變頻器，由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進技術水平的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。而且采用脈沖頻率可選的專用脈寬調制技術，可使電動機低噪聲運行。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。采用MM440變頻器組成的變頻控制系統(tǒng)，扶梯開始運行時通過變頻器啟動，當扶梯達到額定速度運行后，如無乘客乘梯，扶梯由額定速度自動降為約四分之一額定速度爬行（如扶梯在四分之一額定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，該功能可自行設定，考慮到若顧客看到扶梯停止，誤認為扶梯出現(xiàn)故障而不用扶梯，建議不采用這種功能）。如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額定速度，如乘客繼續(xù)進入扶梯，扶梯將一直以額定速度正常運行。

一、系統(tǒng)設計

1.系統(tǒng)性能特點:(1)改造中為了便于系統(tǒng)故障時不影響用戶的使用，所以在保留原系統(tǒng)(工頻系統(tǒng))的基礎上增加變頻系統(tǒng)，并且可以實現(xiàn)工頻－變頻的切換。

(2)無乘客時，電梯低速運行，當有乘客到達入口時，電梯自動轉入全速運行。即應用變頻調速可以進行電機軟啟動；乘客離開電梯后若再無乘客，則電梯自動轉回低速運行；啟動、停止或速度轉換平穩(wěn)順暢，舒適性較好；當扶梯處于下行狀態(tài)時，電機進入發(fā)電狀態(tài)，能量回饋電網，此時電機不受變頻器控制。

(3)扶梯空載時電流僅為空載時額定速度運行電流的三分之一，節(jié)能效果明顯。由于無人乘梯時節(jié)能運行時速度很低，機械部分的磨損大大降低，相對延長了扶梯的使用壽命。

(4)檢修運行時，扶梯以二分之一額定速度運行，便于檢修和觀察扶梯機構的運動情況，克服了原系統(tǒng)額定速度點動停止不及時的不足。

(5)變頻技術的采用大大降低了扶梯啟動時對電網的沖擊，保證了扶梯啟動的平滑、舒適?？捎行Ц纳齐娋W的功率因數，降低無功損耗。

2.系統(tǒng)硬件設計：系統(tǒng)采用光電傳感器或壓力傳感器、PLC可編程序控制器與變頻器的控制組合，具有功能強、改造工作量小等優(yōu)點。下圖為硬件接線圖(圖1)。

3.系統(tǒng)軟件設計。(1)變量約定。

Q2.0-----電機正轉Q2.1-----電機反轉

Q2.2-----固定頻率Q2.3-----固定頻率

Q2.4-----故障復位Q2.6-----正向點動

Q2.7-----反向點動I2.4-----故障

I2.5-----零速I2.6-----報閘

(2)多段速頻率的選擇。

(3)變頻器功能參數的設置。

(4)加減速模式的選擇。變頻器中的斜坡函數發(fā)生器用于當給定值是1個階躍信號時去限制其加速度。它用于減小機械系統(tǒng)的壓力。利用斜坡上升時間P1120和斜坡下降時間P1121，加速斜坡和制動斜坡可彼此獨立設定。當給定值改變時，它允許一個可控制的過渡(見圖2)。為了避免在過渡區(qū)中(恒速←→加速/制動)轉矩的沖擊，可使用可編程附加圓弧時間P1130～P1133。(見圖3)扶梯正常上行時，以A-B-C曲線加速到目標速度，速度轉換平滑(見圖3)。其中，A階段：高啟動轉矩。B階段：具有S形加速曲線進行電機加速。C階段：柔性加速功能。下行減速與加速相似。

二、節(jié)能分析

經過節(jié)能改造后，扶梯在降低速度的同時，變頻器將按比例降低輸出電壓，從而大大降低了消耗的功率，有效節(jié)約了能源，降低了運行成本。經測定，扶梯在低速運行時所消耗的電能約為正常運轉時的二分之一。以一臺7.5千瓦的扶梯為例，假設扶梯每天運行10小時，改造前每天須用電75度，經過節(jié)能改造后每天用電量大約在35～55度之間，這樣每年可省12700多度電。每度電按0.6元計算，則采用變頻調速每年可節(jié)約電費7620元。可見，自動扶梯節(jié)能改造的設備費用與電能節(jié)約和機械磨損的費用相比，投入不大，投資回報率可觀。

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