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摘要：自动扶梯广泛应用于各种公共场所，为了降低使用成本，将会有越来越多的扶梯客户加入变频节能改造行列，扶梯变频改造前景非常巨大。本文基于普通继电器扶梯的原控制系统，增加变频器、接触器、PLC控制器和相位检测板等设备，构成一个旁路变频系统，对电机进行工频或变频控制。
关键词：自动扶梯；旁路；变频器；节能
一、开发目的
目前“普通扶梯改造为旁路变频扶梯” 项目成本较高且只适用于室内扶梯，加上艾默生HTD3100系列变频器即将停产。故从以下两个途径制定新的普通扶梯变频改造方案：①降低成本；②适用于室外扶梯改造。
二、适用范围
适用于1000EX和1200EX型的室内外普通扶梯（包括继电器型、微机型）改造为变频扶梯场合，覆盖5.5KW、7.5KW、11KW、15KW几种功率。
三、旁路变频控制方式
旁路变频将会是普通扶梯改变频的趋势，新系统的设计主要包括：变频器控制柜柜体设计、变频器容量选择、制动电阻的选择、扶梯旁路变频电气回路设计、继电器板设计、相位检测板程序设计及变频器参数设计等几大部分。
采用旁路变频方式，可以用3.7KW的变频器改造5.5KW、7.5KW的扶梯，用5.5KW的变频器改造11KW和15KW的扶梯。而且旁路变频采用的制动电阻，在功率和散热方面，更有优势。体积方面，将制动电阻置于变频器控制柜内，无需再加装制动电阻箱，整个系统的体积比全变频系统大大缩小。
四、旁路变频控制方式设计方案
4.1 变频器控制柜柜体设计
由于旁路变频使用的制动电阻发热量小，故直接将制动电阻放置于变频器控制柜内，无需再设计制动电阻箱，这样，可以使系统的体积大大减少，加装变频系统后，上梯室器件的散热效果更好。
4.2 变频器容量选择
由于扶梯只在无人乘坐时才切换到变频器驱动，因此变频器只需克服梯级运行阻力FS，和扶手带运行阻力FH。根据目前在线的旁路变频扶梯产品，用5.5KW变频器覆盖5.5～15KW的扶梯。下面就变频器容量进行验算。
根据变频器容量计算公式：
其中，PINV：变频器计算容量；k：电流波形修正系数（取k=1.1）；N：电机转速；η：电机效率（取η=0.95）；
cosφ：电机功率因数（取cosφ=0.85）；TL：负载扭矩；GD2：电机的转动惯量；tA：加速时间（取tA=6）；
TL = 974×[（FH+FS）×Vmax/γ/1000]/N
经计算，5.5KW、7.5KW扶梯降低一级选用3.7KW变频器，11KW、15KW选用5.5KW变频器。
4.3 制动电阻的选择
目前现场在线的旁路变频扶梯产品，统一选用100Ω，500W型号的制动电阻。该型号电阻同样满足制动要求。因此，该项目统一选用100Ω，500W型号电阻作为旁路变频扶梯的制动电阻。
4.4扶梯旁路变频电气回路设计
4.4.1变频器端子功能
4.4.2接触器功能
采用型号SC-E1继电器10B和10V分别作为工频主回路接触器和变频主回路接触。
4.4.3电气回路设计
如图4.1所示，图中上半部分为原扶梯的工频主回路，下半部分为旁路变频系统加装的变频主回路。扶梯高速时，通过工频主回路控制电机，扶梯低速时，通过变频回路控制电机。
4.5 继电器板设计
由于相位检测板的输出端子，需要加装三极管才能驱动继电器，因此考虑设计继电器板，将继电器、三极管、插接座等器件集成到板上，不仅体积小，而且无需再对继电器进行接线，缩短变频器控制柜的制作周期。
继电器分别实现上行信号、下行信号、检修信号、安全回路信号、欠压检测、触发变频主回路接触器10V线包、触发工频主回路接触器10B线包、低速保护辅助等功能。
插接座包含连接变频器控制柜和原扶梯控制柜的插接座、变频器控制柜内部（除变频器外）其它器件的接线插接座、变频器接线插接座、运行指示器接线插接座、连接继电器板和相位检测板插接座。
4.6 相位检测板程序设计
旁路变频扶梯由变频切换到工频时，会产生很大的冲击电流，对电机损伤大。通过相位检测板检测工频相位和变频相位，并进行相位比较，当两个相位达到基本一致时（相差小于5度则判断为一致），才进行变频到工频的切换，这样可以解决冲击电流过大的问题。
该旁路变频系统直接采用该相位检测板作为切换判断依据，并结合普通扶梯的特点，对程序进行相应的修改，使其适合普通扶梯的改造。
程序的修改主要包括以下几个方面：
1.增加扶梯旁路变频控制程序；
2.增加上行相位检测程序（原程序只有下行相位检测）；
3.变频转工频延时10ms，工频转变频延时100ms；
4.在高速信号Z_INV_X2输出后，延时6s开始进行切换工作
5.切換工作开始后，如相位在3s内一致，则正常切换；如3s内不一致，则强制切换到工频。连续3次相位不一致，则判断为故障，将扶梯降到慢速后停梯。
4.7变频器参数设计
根据旁路变频扶梯的运行要求，设计变频器参数，如表2所示：
五、结语
节能环保已成为现代社会的趋势，自动扶梯采用旁路变频改造相比以往的全变频改造，在成本、性能和应用环境等方面都具有优越性，相信会受到更多客户的选择。
关键词：自动扶梯；旁路；变频器；节能
一、开发目的
目前“普通扶梯改造为旁路变频扶梯” 项目成本较高且只适用于室内扶梯，加上艾默生HTD3100系列变频器即将停产。故从以下两个途径制定新的普通扶梯变频改造方案：①降低成本；②适用于室外扶梯改造。
二、适用范围
适用于1000EX和1200EX型的室内外普通扶梯（包括继电器型、微机型）改造为变频扶梯场合，覆盖5.5KW、7.5KW、11KW、15KW几种功率。
三、旁路变频控制方式
旁路变频将会是普通扶梯改变频的趋势，新系统的设计主要包括：变频器控制柜柜体设计、变频器容量选择、制动电阻的选择、扶梯旁路变频电气回路设计、继电器板设计、相位检测板程序设计及变频器参数设计等几大部分。
采用旁路变频方式，可以用3.7KW的变频器改造5.5KW、7.5KW的扶梯，用5.5KW的变频器改造11KW和15KW的扶梯。而且旁路变频采用的制动电阻，在功率和散热方面，更有优势。体积方面，将制动电阻置于变频器控制柜内，无需再加装制动电阻箱，整个系统的体积比全变频系统大大缩小。
四、旁路变频控制方式设计方案
4.1 变频器控制柜柜体设计
由于旁路变频使用的制动电阻发热量小，故直接将制动电阻放置于变频器控制柜内，无需再设计制动电阻箱，这样，可以使系统的体积大大减少，加装变频系统后，上梯室器件的散热效果更好。
4.2 变频器容量选择
由于扶梯只在无人乘坐时才切换到变频器驱动，因此变频器只需克服梯级运行阻力FS，和扶手带运行阻力FH。根据目前在线的旁路变频扶梯产品，用5.5KW变频器覆盖5.5～15KW的扶梯。下面就变频器容量进行验算。
根据变频器容量计算公式：
其中，PINV：变频器计算容量；k：电流波形修正系数（取k=1.1）；N：电机转速；η：电机效率（取η=0.95）；
cosφ：电机功率因数（取cosφ=0.85）；TL：负载扭矩；GD2：电机的转动惯量；tA：加速时间（取tA=6）；
TL = 974×[（FH+FS）×Vmax/γ/1000]/N
经计算，5.5KW、7.5KW扶梯降低一级选用3.7KW变频器，11KW、15KW选用5.5KW变频器。
4.3 制动电阻的选择
目前现场在线的旁路变频扶梯产品，统一选用100Ω，500W型号的制动电阻。该型号电阻同样满足制动要求。因此，该项目统一选用100Ω，500W型号电阻作为旁路变频扶梯的制动电阻。
4.4扶梯旁路变频电气回路设计
4.4.1变频器端子功能
4.4.2接触器功能
采用型号SC-E1继电器10B和10V分别作为工频主回路接触器和变频主回路接触。
4.4.3电气回路设计
如图4.1所示，图中上半部分为原扶梯的工频主回路，下半部分为旁路变频系统加装的变频主回路。扶梯高速时，通过工频主回路控制电机，扶梯低速时，通过变频回路控制电机。
4.5 继电器板设计
由于相位检测板的输出端子，需要加装三极管才能驱动继电器，因此考虑设计继电器板，将继电器、三极管、插接座等器件集成到板上，不仅体积小，而且无需再对继电器进行接线，缩短变频器控制柜的制作周期。
继电器分别实现上行信号、下行信号、检修信号、安全回路信号、欠压检测、触发变频主回路接触器10V线包、触发工频主回路接触器10B线包、低速保护辅助等功能。
插接座包含连接变频器控制柜和原扶梯控制柜的插接座、变频器控制柜内部（除变频器外）其它器件的接线插接座、变频器接线插接座、运行指示器接线插接座、连接继电器板和相位检测板插接座。
4.6 相位检测板程序设计
旁路变频扶梯由变频切换到工频时，会产生很大的冲击电流，对电机损伤大。通过相位检测板检测工频相位和变频相位，并进行相位比较，当两个相位达到基本一致时（相差小于5度则判断为一致），才进行变频到工频的切换，这样可以解决冲击电流过大的问题。
该旁路变频系统直接采用该相位检测板作为切换判断依据，并结合普通扶梯的特点，对程序进行相应的修改，使其适合普通扶梯的改造。
程序的修改主要包括以下几个方面：
1.增加扶梯旁路变频控制程序；
2.增加上行相位检测程序（原程序只有下行相位检测）；
3.变频转工频延时10ms，工频转变频延时100ms；
4.在高速信号Z_INV_X2输出后，延时6s开始进行切换工作
5.切換工作开始后，如相位在3s内一致，则正常切换；如3s内不一致，则强制切换到工频。连续3次相位不一致，则判断为故障，将扶梯降到慢速后停梯。
4.7变频器参数设计
根据旁路变频扶梯的运行要求，设计变频器参数，如表2所示：
五、结语
节能环保已成为现代社会的趋势，自动扶梯采用旁路变频改造相比以往的全变频改造，在成本、性能和应用环境等方面都具有优越性，相信会受到更多客户的选择。