專利名稱：自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種用于自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道系統(tǒng)的控制裝置。
背景技術(shù)：
作為行人輸送系統(tǒng)的自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道一般認(rèn)為是以恒定速度方式運(yùn)行的， 其電力拖動(dòng)傳統(tǒng)上采用最簡(jiǎn)單的電網(wǎng)直接供電拖動(dòng)系統(tǒng)。然而大多數(shù)自動(dòng)扶梯具有定期的間隙使用的特點(diǎn)，比如地鐵4分鐘一班，出站的人流在自動(dòng)扶梯上持續(xù)的時(shí)間大約1分鐘， 這段時(shí)間內(nèi)出站人流被擁堵在扶梯入口處，不能被及時(shí)疏散，而另外的3分鐘時(shí)間處于空載或輕載運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于象辦公樓宇等商用型自動(dòng)扶梯的應(yīng)用場(chǎng)合，除上下班高峰時(shí)間段， 其它時(shí)間基本上都處于空載或輕載運(yùn)行狀態(tài)。又如普通商場(chǎng)及地鐵、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)合的入站人流為斷續(xù)的，這種場(chǎng)合扶梯的負(fù)載率均不大，此時(shí)扶梯的摩擦損耗大大高于運(yùn)輸行人的有效功耗，扶梯整體效率很低。象這樣在交通高峰期需要最大交通運(yùn)輸流量，而在間隙期輕載或空載條件下使用的自動(dòng)扶梯的能源浪費(fèi)又是相當(dāng)可觀的，如何處理好這對(duì)矛盾，提高高峰時(shí)行人輸送能力，并減小輕載及空載條件下的損耗，是具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)審定說(shuō)明書(shū)CN1010852B(審定公告日1990年12月19日)及中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CN1099370C(授權(quán)公告日2003年1月22日)提供了一種在扶梯有行人時(shí)由三相交流電網(wǎng)直接供電，扶梯以額定速度運(yùn)行；在無(wú)行人時(shí)由變頻器供電，扶梯以極低速運(yùn)行或停止以節(jié)約能源的方法。然而該種方法只解決了扶梯上無(wú)行人(空載)時(shí)的節(jié)能問(wèn)題，對(duì)于扶梯有行人時(shí)，特別是扶梯處于輕載時(shí)的整體效率低的狀況并沒(méi)有任何改善。對(duì)于扶梯輕載時(shí)的節(jié)能通常的做法是降低電動(dòng)機(jī)的電壓，使電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱減小以提高其效率。為達(dá)到此目的，可采用Υ/Δ切換方法和扶梯有行人時(shí)也由變頻器供電的方法。Y/Δ切換方法即當(dāng)扶梯處于輕載時(shí)電動(dòng)機(jī)采用Y型接法，而在重載時(shí)電動(dòng)機(jī)切換到Δ型接法，以此降低電動(dòng)機(jī)在輕載時(shí)的電流。然而頻繁的切換不僅會(huì)縮短產(chǎn)品的壽命， 也會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)較大的沖擊。扶梯有行人時(shí)也由變頻器供電，由于變頻器輸出電壓可調(diào)，在扶梯輕載時(shí)適當(dāng)降低電動(dòng)機(jī)電壓來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。然而這種純粹降低電動(dòng)機(jī)電壓的方法的節(jié)能效果仍然是有限的，此方法僅僅降低了電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，卻對(duì)扶梯的摩擦損耗沒(méi)有任何降低。因此以上的所有控制方法并沒(méi)有很好地解決自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道輕載節(jié)能的問(wèn)題。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布說(shuō)明書(shū)CN1994847A(
公開(kāi)日2007年7月11日)公開(kāi)了一種通過(guò)檢測(cè)負(fù)載對(duì)扶梯速度進(jìn)行切換的自動(dòng)扶梯系統(tǒng)，可以設(shè)定若干負(fù)載區(qū)間，在不同的負(fù)載區(qū)間采用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)速度。這種方法雖然可以較好地解決輕載節(jié)能的問(wèn)題，然而對(duì)于人流量大時(shí)，其并不能以超過(guò)常規(guī)扶梯速度運(yùn)行，目前在用的扶梯中均沒(méi)有解決好扶梯高峰時(shí)段的輸送能力如何提高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道系統(tǒng)的控制裝置，使自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道在重載時(shí)提高行人輸送能力，而在輕載條件下能最大限度地節(jié)能， 達(dá)到節(jié)能與輸送能力之間的平衡。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道系統(tǒng)的控制裝置包括三相整流裝置組件，實(shí)現(xiàn)AC-DC的變換；逆變裝置組件，與所述三相整流組件連接，實(shí)現(xiàn)DC-AC變換，為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源電壓；電動(dòng)機(jī)，與三相整流裝置組件和逆變裝置組件相連接，用于拖動(dòng)扶梯；微處理器運(yùn)算系統(tǒng)，與三相整流裝置組件和逆變裝置組件連接，用于自動(dòng)扶梯的控制及驅(qū)動(dòng)；兩路電流互感器，分別測(cè)量所述電動(dòng)機(jī)的U相和V相相電流，并輸入至微處理器運(yùn)算系統(tǒng)；設(shè)置在扶梯上下部入口處的行人檢測(cè)裝置，與微處理器運(yùn)算系統(tǒng)相連，用于檢測(cè)有無(wú)行人；所述微處理器運(yùn)算系統(tǒng)根據(jù)電流互感器或行人檢測(cè)裝置輸入的信息，估算出扶梯的負(fù)載率，將扶梯設(shè)定為多個(gè)負(fù)載區(qū)間，在不同的負(fù)載區(qū)間采用不同的驅(qū)動(dòng)速度；其中當(dāng)扶梯負(fù)載率大于設(shè)置閾值時(shí)，由三相整流裝置組件和逆變裝置組件控制電動(dòng)機(jī)以高于其額定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的相應(yīng)扶梯速度Vr的速度Vmax運(yùn)行，以提高扶梯行人輸送能力。由于三相整流裝置組件和逆變裝置組件輸出至電動(dòng)機(jī)上的電壓頻率都是可變的， 改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率，可以對(duì)自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道進(jìn)行速度調(diào)整，當(dāng)扶梯處于輕載時(shí)， 降低電動(dòng)機(jī)的電壓，可以使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)、效率達(dá)到最優(yōu)。由行人檢測(cè)裝置及電流互感器組成的扶梯行人負(fù)載檢測(cè)裝置，不僅可檢測(cè)有無(wú)行人，還可檢測(cè)行人的多少。本發(fā)明定義扶梯速度不采用常規(guī)扶梯的額定速度，即電動(dòng)機(jī)以額定頻率(例如市電頻率50Hz)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的扶梯速度。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速受三相整流裝置組件和逆變裝置組件控制，本發(fā)明中扶梯既可以常規(guī)額定速度Vr運(yùn)行，也可以區(qū)別于額定速度Vr的其他速度運(yùn)行，即本發(fā)明中的扶梯速度并不局限于常規(guī)扶梯的額定速度。根據(jù)扶梯負(fù)載率的多少對(duì)扶梯實(shí)現(xiàn)如下控制1、當(dāng)扶梯負(fù)載率為零時(shí)，由三相整流裝置組件和逆變裝置組件控制電動(dòng)機(jī)保持扶梯以極低速Vtl運(yùn)行或停止待機(jī)以節(jié)約能源。2、當(dāng)扶梯負(fù)載率較小時(shí)(例如負(fù)載率< 50% )，由三相整流裝置組件和逆變裝置組件控制電動(dòng)機(jī)以低于扶梯額定速度Vr的速度V1運(yùn)行，以降低扶梯輕載時(shí)的摩擦損耗。3、當(dāng)扶梯負(fù)載率較大時(shí)(例如負(fù)載率> 50% )，由三相整流裝置組件和逆變裝置組件控制電動(dòng)機(jī)以高于扶梯額定速度Vr的速度Vmax運(yùn)行，以提高扶梯行人輸送能力，盡快疏散行人。上述的三相整流裝置組件為可控整流模塊，可以將DC電壓穩(wěn)定地控制在一事先設(shè)定值上。當(dāng)負(fù)載率較大時(shí)提高扶梯行人輸送能力并不是單純地將電動(dòng)機(jī)的輸出頻率提高到市電頻率以上，而是同時(shí)通過(guò)可控整流模塊將DC電壓提升后使逆變裝置的輸出電壓能夠高于市電輸入電壓，從而保證在電動(dòng)機(jī)的輸出頻率提高的同時(shí)，電壓/頻率比不降低而保證負(fù)載率較大時(shí)扶梯的輸出力矩，從而實(shí)現(xiàn)更大的交通輸送能力。上述的速度V1與極低速運(yùn)行Vtl的區(qū)別在于，V0的速度很低，其功能是提示行人當(dāng)前扶梯處于正常服務(wù)中而不以輸送行人為目的乂的速度較高，能夠在合理的時(shí)間內(nèi)將乘客輸送到目的地。V1和Vtl均小于扶梯額定速度Vr，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目的。應(yīng)用本發(fā)明的控制裝置，不僅可以實(shí)現(xiàn)扶梯與自動(dòng)人行道的空載節(jié)能功能，而且可以在扶梯重載時(shí)提高行人輸送能力，輕載時(shí)又能最大限度地節(jié)能。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1是本發(fā)明自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道控制裝置的一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖2是自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道的典型速度運(yùn)行曲線。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1所示，所述自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道控制裝置包括三相整流裝置組件3，與市電三相電源相連，實(shí)現(xiàn)AC-DC的變換。逆變裝置組件2，與所述三相整流組件3連接，實(shí)現(xiàn)DC-AC變換，為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源電壓。電動(dòng)機(jī)1，與逆變裝置組件2相連接，用于拖動(dòng)扶梯9。微處理器運(yùn)算系統(tǒng)4，與三相整流裝置組件3和逆變裝置組件2連接，用于自動(dòng)扶梯9的控制及驅(qū)動(dòng)。兩路電流互感器7、8，分別測(cè)量所述電動(dòng)機(jī)1的U相和V相相電流，并輸入至微處理器運(yùn)算系統(tǒng)4，用于電動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)運(yùn)算并估計(jì)自動(dòng)扶梯9的負(fù)載率；設(shè)置在扶梯上下部入口處的行人檢測(cè)裝置5、6，與微處理器運(yùn)算系統(tǒng)4相連，用于檢測(cè)自動(dòng)扶梯9有無(wú)行人。由于三相整流裝置組件3和逆變裝置組件2輸出至電動(dòng)機(jī)1上的電壓、頻率都是可變的，改變電動(dòng)機(jī)1的電源頻率，可以對(duì)自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道9進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，同時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)1的電壓，當(dāng)自動(dòng)扶梯9處于輕載時(shí)，降低電動(dòng)機(jī)1的電壓，可以使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)、效率達(dá)到最優(yōu)，提高電氣系統(tǒng)在空載及輕載時(shí)的運(yùn)行效率。顯然，在同樣的負(fù)載條件下，自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道9的功率消耗是與其運(yùn)行速度呈正比的。而自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道9作為行人輸送系統(tǒng)，在負(fù)載率較高時(shí)的交通高峰期應(yīng)有足夠的輸送能力，不使人群聚集在扶梯入口處；在負(fù)載率較低的輕載條件下，其主要目的是輸送行人到目的地點(diǎn)，應(yīng)該適當(dāng)考慮節(jié)能；在負(fù)載率為零的無(wú)人條件下，此時(shí)已無(wú)行人需要輸送，應(yīng)盡最大限度節(jié)能。因此對(duì)于扶梯處于不同負(fù)載率條件下，其運(yùn)行速度可以有不同的處理方式，下面分別進(jìn)行討論?？蛰d無(wú)人時(shí)由扶梯上下部入口處行人檢測(cè)裝置5、6可以檢測(cè)行人的有無(wú)，當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)行人檢測(cè)裝置5、6未檢測(cè)到行人，并延時(shí)一段時(shí)間保證最后一位行人被輸送完成后，微處理器運(yùn)算系統(tǒng)4控制三相整流裝置組件3和逆變裝置組件2，使扶梯9至極低的待機(jī)速度\運(yùn)行或直接停止扶梯9，實(shí)現(xiàn)扶梯9的空載節(jié)能。當(dāng)扶梯負(fù)載率較小時(shí)(例如負(fù)載率< 50 % )，此時(shí)扶梯入口處不會(huì)聚集行人，扶梯的主要目的是輸送行人到目的地點(diǎn)，可適當(dāng)降低扶梯運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)扶梯的節(jié)能。由三相整流裝置組件和逆變裝置組件控制自動(dòng)扶梯以低于扶梯速度Vr的速度V1運(yùn)行，以降低扶梯輕載時(shí)的摩擦損耗。速度V1的設(shè)定以能夠在合理的時(shí)間內(nèi)將乘客輸送到目的地，達(dá)到行人輸送目的為原則。當(dāng)扶梯負(fù)載率較大時(shí)(例如負(fù)載率> 50% )，此時(shí)在扶梯入口處會(huì)聚集較多的人群，自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道的主要目的轉(zhuǎn)變?yōu)楸M快疏散人群以緩解交通流量的壓力，可適當(dāng)提高扶梯運(yùn)行速度以達(dá)到此目的。由逆變裝置組件2控制自動(dòng)扶梯以高于扶梯額定速度 Vr的速度Vmax運(yùn)行，以提高扶梯行人輸送能力，盡快疏散行人。這種速度切換是不需要人工干預(yù)的自動(dòng)進(jìn)行的，由微處理器運(yùn)算系統(tǒng)4自動(dòng)識(shí)別扶梯的負(fù)載狀況，即扶梯的負(fù)載率檢測(cè)可以通過(guò)行人檢測(cè)裝置5、6的累計(jì)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)電流互感器7、8的電流反饋來(lái)估算。當(dāng)檢測(cè)到扶梯的負(fù)載率小于預(yù)先設(shè)定的值時(shí)， 扶梯以V1速度運(yùn)行；當(dāng)扶梯的負(fù)載率大于預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，扶梯以Vmax速度運(yùn)行。圖2顯示了自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道的典型速度運(yùn)行曲線。當(dāng)然前述負(fù)載率較大時(shí)，并不能單純地將電動(dòng)機(jī)的輸出頻率提高以提高扶梯行人輸送能力。如按額定電壓/頻率條件(380V/50HZ)設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，如果運(yùn)行在380V/55HZ 條件下，雖然電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高了，由于電壓頻率比降低了，其輸出力矩也相應(yīng)降低，當(dāng)此時(shí)扶梯處于重載狀態(tài)下，超頻率使用就意味著有不能拖動(dòng)如此大負(fù)載的風(fēng)險(xiǎn)。要解決此問(wèn)題， 其一是配置更大功率等級(jí)的電動(dòng)機(jī)和變頻器，但這顯然是得不償失的；其二是同時(shí)提高輸出至電動(dòng)機(jī)的電壓，保持電壓頻率比不變，例如由逆變裝置組件2輸出418V/55HZ至電動(dòng)機(jī)，可保持電動(dòng)機(jī)的力矩輸出能力不變，同時(shí)扶梯速度提高10%。然而普通的變頻裝置經(jīng) AC-DC-AC變換后其輸出電壓并不能高于市電輸入電壓；本發(fā)明通過(guò)三相整流裝置組件3采用的可控整流模塊，將DC電壓提升后使逆變裝置組件2的輸出電壓能夠高于市電輸入電壓，最終實(shí)現(xiàn)不提高電機(jī)功率配置的條件下，增加扶梯的行人輸送能力。例如普通變頻器通過(guò)二極管整流模塊外界三相380VAC整流為537VDC，而通過(guò)可控整流模塊將直流電壓穩(wěn)定地控制在700VDC，則相應(yīng)的逆變裝置組件2的電壓輸出能力也比普通變頻器提高了 20 % 30%。采用可控整流的另外一個(gè)好處就是AC-DC的變換是雙向的，當(dāng)自動(dòng)扶梯上行時(shí)，能量不僅可以從市電的AC三相電源轉(zhuǎn)換為DC電壓使電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)消耗能量；也可在自動(dòng)扶梯下行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓反饋回電網(wǎng)，而不是簡(jiǎn)單地采用制動(dòng)電阻消耗掉，更加實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。對(duì)于很多場(chǎng)合的自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道，在交通流量大時(shí)，迫切需要提高扶梯速度以疏散人群，以免造成交通擁堵導(dǎo)致意外事故，而大多數(shù)的運(yùn)行時(shí)間都處于輕載運(yùn)行條件下，重載運(yùn)行時(shí)間所占的比重很小，因此扶梯的輕載節(jié)能和重載時(shí)行人輸送能力的提高這對(duì)矛盾的調(diào)和尤為重要，應(yīng)用本發(fā)明的節(jié)能控制裝置，不僅可以實(shí)現(xiàn)扶梯與自動(dòng)人行道的空載節(jié)能功能，也能在輕載時(shí)最大限度地節(jié)能，同時(shí)可以在扶梯重載時(shí)提高行人輸送能力，是自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的最優(yōu)運(yùn)行方案。以上通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出若干變形和改進(jìn)(如將扶梯負(fù)載率細(xì)分為更多等級(jí)，用更多檔次的運(yùn)行速度)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道控制裝置，包括 三相整流裝置組件，實(shí)現(xiàn)AC-DC的變換；逆變裝置組件，與所述三相整流組件連接，實(shí)現(xiàn)DC-AC變換，為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源電壓；電動(dòng)機(jī)，與逆變裝置組件相連接，用于拖動(dòng)扶梯；微處理器運(yùn)算系統(tǒng)，與三相整流裝置組件和逆變裝置組件連接，用于自動(dòng)扶梯的控制及驅(qū)動(dòng)；兩路電流互感器，分別測(cè)量所述電動(dòng)機(jī)的U相和V相相電流，并輸入至微處理器運(yùn)算系統(tǒng)；設(shè)置在扶梯上下部入口處的行人檢測(cè)裝置，與微處理器運(yùn)算系統(tǒng)相連，用于檢測(cè)有無(wú)行人；所述微處理器運(yùn)算系統(tǒng)根據(jù)電流互感器或行人檢測(cè)裝置輸入的信息，估算出扶梯的負(fù)載率，將扶梯設(shè)定為多個(gè)負(fù)載區(qū)間，在不同的負(fù)載區(qū)間采用不同的驅(qū)動(dòng)速度；其特征在于 當(dāng)扶梯負(fù)載率大于設(shè)定的閾值時(shí)，由三相整流裝置組件和逆變裝置組件控制電動(dòng)機(jī)以高于其額定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的相應(yīng)扶梯速度Vr的速度Vmax運(yùn)行，以提高扶梯行人輸送能力。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述三相整流裝置組件為可控整流模塊，將DC電壓穩(wěn)定地控制在所需值上。
3.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于當(dāng)負(fù)載率較大時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)以高于其額定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的相應(yīng)扶梯速度Vr的速度Vmax運(yùn)行的同時(shí)，通過(guò)可控整流模塊將DC電壓提升后使逆變裝置組件的輸出電壓能夠高于市電輸入電壓，以保持變頻器輸出至電動(dòng)機(jī)的電壓/頻率比不降低，即電動(dòng)機(jī)輸出力矩不降低。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道控制裝置，包括整流裝置組件，逆變裝置組件，電動(dòng)機(jī)，微處理器運(yùn)算系統(tǒng)，電流互感器及扶梯上下部入口處行人檢測(cè)裝置。電流互感器及行人檢測(cè)裝置用于扶梯負(fù)載率的估算，根據(jù)扶梯負(fù)載率的不同，改變自動(dòng)扶梯及自動(dòng)人行道的運(yùn)行速度，并可在重載時(shí)將扶梯速度提高到超過(guò)額定速度，不僅可以實(shí)現(xiàn)扶梯與自動(dòng)人行道的空載節(jié)能功能，而且可以在扶梯重載時(shí)提高行人輸送能力，輕載時(shí)也能最大限度地節(jié)能。
文檔編號(hào)B66B25/00GK102234057SQ20101016924
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者孫海勇, 顧海強(qiáng), 黃維綱 申請(qǐng)人:上海三菱電梯有限公司