旁路变频技术在扶梯节能改造中的应用

关辉

东芝电梯（中国）有限公司 辽宁沈阳 110168

目前常用的扶梯变频技术有全变频和旁路变频两种，两种控制方式的区别见下表：

比较项目 全变频技术 旁路变频技术变频器工作状态 扶梯启动后一直工作，缩短寿命仅加减速及低速时工作，延长寿命变频器功率选择 大于等于电机功率，成本高 降级选择，成本低制动再生能量 再生能量大，需大功率制动电阻，成本高再生能量小，用小功率制动电阻，成本低额速运转稳定性 变频器驱动电机，稳定性略差 电网驱动电机，稳定性好额速电能效率 电源通过变频器，电源效率约95%电源不通过变频器，电源效率100%变频器故障时 扶梯无法运行 扶梯可由原主回路工作，增加系统冗余度，可靠性高

全变频技术：当有乘客走近时，扶梯启动并以额定速度运行，当乘客离开后扶梯转为低速运行或停止。其主要特点是扶梯的整个运行过程中电机都需要由变频器驱动。旁路变频技术：当有乘客走近时，由旁路变频器拖动扶梯运行到额定速度，当同步切换卡检测到变频器输出电源与工频电网的频率、相位一致后，将驱动电源切换到电网，扶梯以额定速度运行；乘客离开后，扶梯再切换为旁路变频控制，减速进入低速运行模式或停梯。与全变频技术相比，旁路变频技术具有前期改造成本低，后期用电费用低，变频器寿命长以及变频器故障时扶梯仍可使用原回路工作等优点，应在扶梯节能改造工程中大力推广。

1 采用旁路变频技术的改造方法

1.1 主回路改造原理

老旧扶梯的控制系统一般以接触器、继电器的通断来控制电动机的运行。当运行接触器和上行接触器动作时，电动机正转，扶梯上行；当运行接触器和下行接触器动作时，电动机反转，扶梯下行。对此类扶梯控制系统进行旁路变频改造，可以保留原主回路，增设一条旁路连接变频器，并增加接触器来控制变频器输出侧的通断，实现对电机的旁路变频控制。当需要扶梯以额定速度运行时，电网通过原主回路直接对电机供电；当需要扶梯以低速运行实现节能时，电网通过旁路变频器对电机供电。由于变频器的输出端不允许接入电源，因此原主回路接触器和旁路接触器不允许同时接通，两个接触器间必须安装机械互锁器以保证可靠的互锁和延时。为了保证变频器故障不影响扶梯正常工作，原回路电机线圈星、角接转换接触器仍需保留。旁路变频改造原理图见图1。

图1

1.2 控制逻辑

1.2.1 正常运转模式

首先用钥匙开关启动扶梯，此时电机绕组处于星形接法状态，由变频器（输出频率50Hz）驱动完成启动过程，约5S（由PLC程序设定）后电机绕组切换到三角形接法状态，同时切换到电网直接供电工作状态。经过一段时间（由PLC程序设定）后，电机切换到星形接法状态，同时电机改由变频器驱动，并将变频器输出频率设定为20Hz（根据节能运行速度值设定）。无人时保持一段时间（由PLC程序设定），若在这一规定时间内检测到仍然无人，则变频器输出频率由20Hz减低到0Hz，扶梯停止，处于待触发状态。处于待触发状态时，若有乘客顺着指定的扶梯运行方向触发了乘客检测器（光电开关），则扶梯自动启动，由变频器（输出频率50Hz）驱动电机，在星形状态下运转，5S之后切换到三角形状态下工作，同时切换到电网直接驱动电机状态。把全部乘客运送出去后，经过一段时间扶梯从电网直接驱动电机状态切换到变频器驱动电机状态（变频器输出频率20Hz），同时电机绕组由三角形接法切换到星形接法。在20Hz频率下运行一定时间，若无人触发乘客检测器，则将变频器输出频率从20Hz降低到0Hz。若在20Hz频率运行期间有人触发乘客检测器，立即将变频器输出频率从20Hz增加到50Hz，约5S后电机绕组由星形接法切换到三角形接法，同时进入电网直接驱动电机状态。

1.2.2 检修操作模式

在检修操作模式下，用检修盒操作扶梯运行。扶梯一直处于变频器驱动状态下，电机绕组一直处于星形接法状态，变频器输出频率可设定为25Hz（根据检修速度设定）。检修点动上行和点动下行速度均为25Hz对应速度。

2 结语

节能环保已成为现代社会的趋势。相比以往的全变频技术，采用旁路变频技术对老旧扶梯进行改造在成本、性能和应用环境等方面都具有优势。面对能源供需矛盾的日益突出，相信会成为更多客户的选择。