基于变频器的自动扶梯节能系统设计

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1、基于变频器的自动扶梯节能系统设计Designofescalatorenergy-savingsystembasedonfrequencyconverter刘旭明LIUXu-ming（金陵科技学院，南京211169）摘要：本文介绍了基于变频器与PLC设计的自动扶梯节能控制系统，设计了该系统的电气主电路，控制电路，控制程序。系统具有调速性能好、节能效果显著、运行安全可靠等优点。关键词：变频器；PLC；自动扶梯；节能中图分类号：TM921　文献标识码：B　文章编号：1009-0134(2011)9(上)-0144-04Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2011.9(

2、上).450引言正比，若频率改变，则转速呈正比例变化，但是如果仅改变频率而电源电压不改变，则电机会出在传统的扶梯中，不管人流量多少或者有无现过励磁现象而可能烧坏，所以变频器的电压和乘客，扶梯都以额定的速度运行，造成很大的能频率必须同时改变。量损耗，不间断的运行也使得扶梯各部分的机械由于扶梯所带负载为恒转矩负载，所以电机磨损严重，缩短了扶梯的使用寿命。采用PLC与变输出功率与电机转速的变化关系为：频器技术对传统扶梯的控制系统进行节能改造，(2)具有调速性能好、节能效果显著、运行安全可靠等优点，是当今社会节能降耗、提高效率的有效式中：P为电机的输出功率，单位瓦特；N为手段。同时由于变频器

3、在启动时电流是从零开始电机转速，单位转/分。缓慢增加的，所以采用变频器技术后，还可以降由公式(2)可知，如果当电机转速降为一半[1]低扶梯在启动时的冲击电压对电网的影响。时，电机的输出功率也降低一半。1变频器节能原理分析由公式(1)和公式(2)可知，如果扶梯能够根据外部的情况变化进行调速运行，在处于低速运行1.1变频器概述或者停止运行时电机消耗的功率将大幅度降低，变频器是利用电力半导体器件的通断控制特从而达到节能的效果。性，将工作频率固定的交流电转换为直流电，然后通过高容量电容存储转换后电能，最后再通2控制系统过逆变单元将此直流电源转化成交流电源，从而2.1系统功能把电压、频率固定不

4、变的工频交流电源转变成电本系统要求实现当有乘客进入扶梯入口处压、频率都可调节的交流电源。将此可调的交流时，光电感应装置检测到有效信号，此信号被送电源加到异步电机上，可实现对交流异步电机的入PLC，经过处理输出一个控制信号，使变频器按软起动、变频调速、提高运转精度等功能。照设定的加速度进行无极变速，达到一个稳定的1.2变频器节能原理分析速度后扶梯切换到市网供电并开始正常运行。同交流电动机的转速公式为：时计时器T1清零并开始计时，当T1在小于系统设(1)置的T2时间段内，光电感应装置检测到一个新的式中：N为电机转速，单位转/分；f为电机电乘客进入，则T1又清零并重新开始计时，如果T1源频

5、率，单位赫兹；P为电机磁极对数；s为电机一直运行到大于T2的时间段后，表明在设置的T2[2]时间内没有新的乘客进入，此时扶梯再切换到变转差率。由公式(1)可知，电机的转速与电源的频率成频器供电，开始进入低速节能运行状态。此后若收稿日期：2011-07-14作者简介：刘旭明（1975-），男，江苏宿迁人，讲师，硕士研究生，主要从事电机控制与自动化系统应用方面的研究与教学工作。【144】第33卷第9期2011-9(上)T1在小于系统设置的T3时间段内，光电感应装置检测到新的乘客进入，则T1再度清零并计时，同时变频器从低速节能运行状态开始缓慢加速到额定速度运行，扶梯切换到市网供电，若T1的

6、值大于T3，则表明扶梯在节能运行状态下经过等待后还无乘客进入，此时扶梯就从低速节能运行状态[3]变为停止，从而达到最大节能。系统除了具有根据乘客的变化情况进行自动调速运行功能外，系统还具备点动检修、速度监控、防逆转保护、故障显示、自动润滑、接触器触点粘连保护、驱动链断链保护等功能。系统运行时序图如图1所示。图2系统控制框图扶梯的电机电源端通过交流接触器KM1相连接，市网供电电源与扶梯的电机电源端通过交流接触器KM2相连接，扶梯的上行和下行方向通过切换KM3与KM4主触点分别导通来控制。为了严格防止扶梯由于程序故障导致逆行，KM3（上行）和KM4（下行）导通与否不通过程序控制，而是由工

7、作人员手动通过钥匙式开关控制。当扶梯处图1系统运行时序图于调速运行或节能运行状态时，交流接触器KM2线圈失电，主触点断开，交流接触器KM1线圈2.2系统框图得电，其主触点闭合，扶梯由变频器供电。一旦PLC是控制系统的核心，它的作用是对各种输正常运行达到额定的速度后，KM1线圈失电，其入信号如运行模式设定，乘客光电检测和安全检主触点断开，变频器不再供电，同时KM2线圈得测等信号进行处理，并得到输出信号去控制扶梯电，其主触点闭合，扶梯电机切换到市网供电，的运行