PLC智能信息处理的扶梯节能控制系统设计与开发(7)
图2-6 恒转矩负载变压调速
2.3.2 “自动重新启动”运行模式
这种运行模式是在电梯前加装红外或压力传感器，用来检测是否有乘客靠近扶梯，从而判断乘客是否有乘坐扶梯的意愿。当无乘客时，扶梯进入休眠模式，即停止运行；而检测到有人需要乘坐时，扶梯自动启动，在乘客接触到梯级之前，达到额定运行速度，进入正常工作模式。这种控制方式相比于老式的没有任何节能措施的扶梯而言，其节能效果明显，而且降低了扶梯机械部件的磨损率，延长了扶梯的使用寿命，不过这都取决于扶梯停机时间的长短。其缺点就是，容易让人误解为扶梯没有投入使用，造成误解，这就丧失了扶梯设计的本意。而且当人靠近时，扶梯会突然启动，对于不知情的乘客，可能会受到惊吓。所以这种运行模式没有得到普遍运用。
2.3.3 △-Y切换法
采用△-Y转换起动是自动扶梯在轻载时通过调整输入电压来减少损耗的常用方式。这种方式的工作原理是：扶梯启动时和Y-△减压起动方式一样，以Y接法进行起动，但与Y-△减压起动不同的是，它不是将转速提升到接近正常转速时，电动机换成△型接法，使电动机进入额定电压下运行，即不是通过时间原则切换成△接法的，而是通过控制系统检测负载大小来决定是否进行变换。先设定好一个负载量，即载客量，扶梯上的乘客在达到这一载客量之前，电动机一直按Y接法运行，此时相比于△接法，每相定子绕组电压和相电流都减少至直接起动的 ，电动机的起动电流、电源电流和起动转矩都只是直接起动的 ，从而降低了三相异步电动机铁损耗和铜损耗，提高了电动机的功率转化效率。当乘客量达到设定的载客量之后，电动机从Y型接法变换为△接法，扶梯进入额定电压状态运行。当乘客量又减少到低于设定值后，电动机从△型接法变换为Y接法，如此往复运行。这种方式有一定的节能效果，但存在几方面的问题：第一，一旦扶梯起动，它就进入某一额定速度下的连续运行状态，直到停机才会停止运行，一定程度上增加了扶梯的机械磨损；第二，如果扶梯处于轻载状态，可能会以较慢的速度运行，影响了扶梯的使用效果，给乘客带来不便；第三，Y型接法和△接法之间的转换是在乘客乘坐的过程中完成的，其转换过程中的速度变化冲击感，可能会给乘坐的安全性和舒适性带来不好的影响。
2.3.4 自动变频法
随着控制技术的不断发展，变频技术以其节能性、高性价比、高可靠性、可实现无极调速等特点，逐渐取代其他电动机控制技术。变频调速技术的基本原理是根据电动机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电动机转差率、电动机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电动机转速的目的。
变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。可以将恒压恒频的电源根据电动机的实际需要变成其所需要电压频率下的电源供给交流电动机使用，实现对交流异步电动机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。变频器主要由整流单元（交变直）、滤波单元、逆变单元（直变交）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，靠控制内部的可控器件的开断来调整输出电源的电压和频率。随着技术的发展，控制器件也不断发展，其中逆变单元从开始使用半控器件到后来使用GTR全控器件，其输出波形从交流方波发展为脉宽调制(PWM)波形，大大减小了谐波分量，拓宽了异步电动机变频调速范围，并减小了转矩的脉动幅度。然而，GTR工作频率一般在2kHz以下，载波频率和最小脉宽都受到限制，难以得到较为理想的正弦波脉宽调制波形，使异步电动机在变频调速时产生噪声。现在IGBT的使用解决了GTR的问题，其工作频率可达10~20kHz，现在更有频率在1MHZ的产品被开发出来。与GTR相比，不仅工作频率高出一个数量级，而且电压、电流的指标也已超出了GTR。由于逆变器载波频率提高，以及可以构成特定的PWM波形 ，异步电动机变频调速控制器的谐波噪声大为降低。目前市场上的变频器就是供电动机变频调速用的变频电源。它可以将频率和电压一定的三相交流电变换成频率和电压可调的三相交流电。而且现在的变频器都带有接口，可以挂在控制网络中，既能面板控制，也能实现远程控制和网络控制，并且可以跟踪电动机的负载变化，使其处于最佳运行状态。现代的变频器还具有软起动功能，起动时不必再另加软起动器等起动设备[23]。