自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法及裝置，該方法包括：將自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開；待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣；通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述逆變單元的頻率目標(biāo)值；根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元的輸出電壓逐步過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。本申請?jiān)谇袚Q時(shí)，主動(dòng)將自動(dòng)扶梯驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開，迅速追蹤到當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，完成由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)，簡單易行，在切換的過程中，電機(jī)定子電流穩(wěn)定且不過流，扶梯過渡平穩(wěn)，有較好的工程實(shí)踐價(jià)值。
【專利說明】
自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及變頻控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻 驅(qū)動(dòng)的控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 自動(dòng)扶梯廣泛應(yīng)用于在酒店、商場、地鐵、火車站等場所。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了節(jié) 能和安全的需要，自動(dòng)扶梯在電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)與變頻驅(qū)動(dòng)之間不停地切換，電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換變頻驅(qū) 動(dòng)時(shí)，逆變單元一般會(huì)立即停止輸出，此時(shí)，電機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，由于 當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速未知，直接啟動(dòng)會(huì)因較大的轉(zhuǎn)差引起過大的沖擊電流而導(dǎo)致啟動(dòng)失敗。過大 的沖擊電流也會(huì)危及到電機(jī)以及周邊設(shè)備的穩(wěn)定性。因此，由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)是 自動(dòng)扶梯的一個(gè)重要的功能。
[0003] 目前，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法主要有以下幾種：1) 等待電機(jī)轉(zhuǎn)速降為零再重新啟動(dòng)，這種方法效率較低，需要一定的等待時(shí)間和額外的電路 測量電機(jī)是否已停止。2)電機(jī)殘壓檢測，通過硬件對電機(jī)殘壓檢測與處理，得到較為精確的 電壓值和脈沖信號(hào)，測量脈沖信號(hào)可以得到電機(jī)運(yùn)行頻率，再按照運(yùn)行頻率和對應(yīng)的電壓 值啟動(dòng)電機(jī)，該方法較簡單，但需要額外的放大電路和運(yùn)算電路。3)模型參考自適應(yīng)法，該 方法可以精確得到任意運(yùn)行狀態(tài)下的電機(jī)轉(zhuǎn)速，但它對控制器和工程實(shí)現(xiàn)有很高的要求， 在實(shí)際中很少應(yīng)用。
[0004] 鑒于此，提供一種搜索準(zhǔn)確、電流沖擊小、可靠性高的電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的 控制方法及裝置是非常有必要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法及裝 置，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)效率低、不易實(shí)現(xiàn)、可靠性較低的問題，以在電機(jī)與電網(wǎng)斷開后， 迅速追蹤到當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換至變頻驅(qū)動(dòng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控 制方法，包括：
[0007] 將自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開；
[0008] 待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣；
[0009] 通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述逆變單元的頻率 目標(biāo)值；
[0010] 根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元的輸出電壓逐步 過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的 切換。
[0011] 可選地，所述通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述逆 變單元的頻率目標(biāo)值包括：
[0012] 根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)計(jì)算電機(jī)三相定子電流的有效值以及電機(jī)的功率因數(shù)；
[0013] 調(diào)節(jié)逆變單元下一控制周期的輸出電壓以及頻率，直至所述功率因數(shù)小于或等于 預(yù)設(shè)閾值為止；
[0014] 將當(dāng)前對應(yīng)的頻率作為所述頻率目標(biāo)值，將根據(jù)扶梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性V/f曲線 確定的與所述頻率目標(biāo)值對應(yīng)的值作為所述輸出電壓目標(biāo)值。
[0015] 可選地，所述根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)計(jì)算電機(jī)三相定子電流的有效值以及電機(jī)的功 率因數(shù)包括：
[0016] 對逆變單元的輸出電壓的頻率進(jìn)行積分運(yùn)算，獲得三相靜止坐標(biāo)到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 變換的變換角；
[0017] 對采樣得到的電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換分別得到電機(jī)定子的勵(lì)磁電流、力 矩電流分量；
[0018] 根據(jù)所述勵(lì)磁電流以及所述力矩電流分量，計(jì)算得到電機(jī)三相定子電流的有效值 和電機(jī)的功率因數(shù)。
[0019] 可選地，所述調(diào)節(jié)逆變單元下一控制周期的輸出電壓以及頻率，直至所述功率因 數(shù)小于或等于預(yù)設(shè)閾值為止包括：
[0020] S11:通過預(yù)設(shè)頻率目標(biāo)值，根據(jù)扶梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性V/f曲線計(jì)算得到與所述 預(yù)設(shè)頻率目標(biāo)值對應(yīng)的第一電壓；
[0021] S12:將電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流與所述電機(jī)三相定子電流的有效值進(jìn)行減法運(yùn)算， 將運(yùn)算的差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，獲取第二電壓；
[0022] S13:將切換啟動(dòng)時(shí)間與預(yù)設(shè)時(shí)間閾值進(jìn)行比較;若所述切換啟動(dòng)時(shí)間大于所述預(yù) 設(shè)時(shí)間閾值，則進(jìn)入步驟S14;否則，進(jìn)入步驟S15;
[0023] S14:將所述電機(jī)的功率因數(shù)與預(yù)設(shè)功率因數(shù)相比較;若所述電機(jī)的功率因數(shù)大于 所述預(yù)設(shè)功率因數(shù)，則進(jìn)入步驟S15;否則，結(jié)束；
[0024] S15:將所述第一電壓與所述第二電壓中較小的數(shù)值作為所述逆變單元在下一個(gè) 控制周期的輸出電壓，并確定所述逆變單元在下一個(gè)控制周期的輸出頻率，進(jìn)入步驟S16;
[0025] S16:計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定子電流的有效值和電機(jī)的功率因數(shù)，返回步 驟 Sll〇
[0026] 可選地，所述根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元的 輸出電壓逐步過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值包括：
[0027] S21:比較當(dāng)前控制周期的輸出電壓值U(k)與所述第一電壓Uo的大小，若U(k)_Uo< A U，則進(jìn)入步驟S22;否則進(jìn)入步驟S23;
[0028] 322:令1]仏+1)=1]。，進(jìn)入步驟325;
[0029] S23:令U(k+l)=U(k)+AU，其中AU為逆變單元輸出電壓增量，由電機(jī)V/f曲線獲 得，執(zhí)彳丁后進(jìn)入步驟S24;
[0030] S24:計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定子電流的有效值Irms(k)、電機(jī)的功率因數(shù) co?幻)和U〇 (k)的值，返回步驟S21;
[0031 ] S25:將獲得的逆變單元的輸出電壓的頻率和有效值維持預(yù)設(shè)第二時(shí)間后，轉(zhuǎn)入自 動(dòng)扶梯驅(qū)動(dòng)預(yù)置的V/f曲線，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。
[0032]可選地，所述電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流為額定定子電流的90%，所述比例積分調(diào)節(jié) 為每0.2ms調(diào)節(jié)一次。
[0033]本發(fā)明還提供了一種自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制裝置，包括： [0034]斷開模塊，用于將自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開；
[0035] 采樣模塊，用于待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣；
[0036] 確定模塊，用于通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述 逆變單元的頻率目標(biāo)值；
[0037] 驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元 的輸出電壓逐步過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū) 動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。
[0038] 本發(fā)明所提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法及裝置，將自動(dòng) 扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開;待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行 采樣;通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定逆變單元的頻率目標(biāo)值； 根據(jù)輸出電壓目標(biāo)值以及頻率目標(biāo)值，將逆變單元的輸出電壓逐步過渡到輸出電壓目標(biāo) 值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。本申請?jiān)谇袚Q時(shí)，主 動(dòng)將自動(dòng)扶梯驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開，迅速追蹤到當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，完成由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變 頻驅(qū)動(dòng)。本申請簡單易行，在切換的過程中，電機(jī)定子電流穩(wěn)定且不過流，扶梯過渡平穩(wěn)，有 較好的工程實(shí)踐價(jià)值。
【附圖說明】
[0039] 為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有 技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040] 圖1為本發(fā)明所提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法的一種具 體實(shí)施方式的流程圖；
[0041 ]圖2為本發(fā)明所提供的控制方法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值及頻率目標(biāo)值過 程流程圖；
[0042]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的控制電路示意圖；
[0043]圖4為本發(fā)明所提供的控制框圖；
[0044] 圖5為本發(fā)明所提供的定子電壓定向的定子電流矢量分解圖；
[0045] 圖6為本發(fā)明所提供的實(shí)施例切換過程中定子電壓電流波形示意圖；
[0046] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制裝置的結(jié) 構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】 對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是 全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提 下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0048]本發(fā)明所提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法的一種具體實(shí) 施方式的流程圖如圖1所示，該方法包括：
[0049]步驟S101:將自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開；
[0050]步驟S102:待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣；
[0051] 步驟S103:通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述逆變 單元的頻率目標(biāo)值；
[0052] 步驟S104:根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元的輸 出電壓逐步過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至 變頻驅(qū)動(dòng)的切換。
[0053] 本發(fā)明所提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法，將自動(dòng)扶梯的 驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開;待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣;通 過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定逆變單元的頻率目標(biāo)值;根據(jù)輸 出電壓目標(biāo)值以及頻率目標(biāo)值，將逆變單元的輸出電壓逐步過渡到輸出電壓目標(biāo)值，以對 電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。本申請?jiān)谇袚Q時(shí)，主動(dòng)將自動(dòng) 扶梯驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開，迅速追蹤到當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，完成由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)。本 申請簡單易行，在切換的過程中，電機(jī)定子電流穩(wěn)定且不過流，扶梯過渡平穩(wěn)，有較好的工 程實(shí)踐價(jià)值。
[0054] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖2本發(fā)明所提供的控制方法計(jì)算逆變單元的輸出電 壓目標(biāo)值及頻率目標(biāo)值過程流程圖所示，通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo) 值，并確定所述逆變單元的頻率目標(biāo)值的過程可以具體包括：
[0055]步驟S201:根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)計(jì)算電機(jī)三相定子電流的有效值以及電機(jī)的功率 因數(shù)；
[0056] 步驟S202:調(diào)節(jié)逆變單元下一控制周期的輸出電壓以及頻率，直至所述功率因數(shù) 小于或等于預(yù)設(shè)閾值為止；
[0057] 步驟S203:將當(dāng)前對應(yīng)的頻率作為所述頻率目標(biāo)值，將根據(jù)扶梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特 性V/f曲線確定的與所述頻率目標(biāo)值對應(yīng)的值作為所述輸出電壓目標(biāo)值。
[0058]在本實(shí)施例中，根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)計(jì)算電機(jī)三相定子電流的有效值以及電機(jī)的 功率因數(shù)的過程又可以具體包括：
[0059]對逆變單元的輸出電壓的頻率進(jìn)行積分運(yùn)算，獲得三相靜止坐標(biāo)到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 變換的變換角；
[0060] 對采樣得到的電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換分別得到電機(jī)定子的勵(lì)磁電流、力 矩電流分量；
[0061] 根據(jù)所述勵(lì)磁電流以及所述力矩電流分量，計(jì)算得到電機(jī)三相定子電流的有效值 和電機(jī)的功率因數(shù)。
[0062] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例所提供的調(diào)節(jié)逆變單元下一控制周期的輸 出電壓以及頻率，直至所述功率因數(shù)小于或等于預(yù)設(shè)閾值為止的過程可以具體包括：
[0063] S11:通過預(yù)設(shè)頻率目標(biāo)值，根據(jù)扶梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性V/f曲線計(jì)算得到與所述 預(yù)設(shè)頻率目標(biāo)值對應(yīng)的第一電壓；
[0064] S12:將電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流與所述電機(jī)三相定子電流的有效值進(jìn)行減法運(yùn)算， 將運(yùn)算的差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，獲取第二電壓；
[0065] S13:將切換啟動(dòng)時(shí)間與預(yù)設(shè)時(shí)間閾值進(jìn)行比較;若所述切換啟動(dòng)時(shí)間大于所述預(yù) 設(shè)時(shí)間閾值，則進(jìn)入步驟S14;否則，進(jìn)入步驟S15;
[0066] S14:將所述電機(jī)的功率因數(shù)與預(yù)設(shè)功率因數(shù)相比較;若所述電機(jī)的功率因數(shù)大于 所述預(yù)設(shè)功率因數(shù)，則進(jìn)入步驟S15;否則，結(jié)束；
[0067] S15:將所述第一電壓與所述第二電壓中較小的數(shù)值作為所述逆變單元在下一個(gè) 控制周期的輸出電壓，并確定所述逆變單元在下一個(gè)控制周期的輸出頻率，進(jìn)入步驟S16;
[0068] S16:計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定子電流的有效值和電機(jī)的功率因數(shù)，返回步 驟 Sll〇
[0069] 進(jìn)一步地，本發(fā)明上述實(shí)施例中根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值， 將所述逆變單元的輸出電壓逐步過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值的過程可以具體包括：
[0070] S21:比較當(dāng)前控制周期的輸出電壓值U(k)與所述第一電壓Uo的大小，若U(k)_Uo< A U，則進(jìn)入步驟S22;否則進(jìn)入步驟S23;
[0071] 322:令1]仏+1)=1]()，進(jìn)入步驟325;
[0072] S23:令U(k+l)=U(k)+AU，其中AU為逆變單元輸出電壓增量，由電機(jī)V/f曲線獲 得，執(zhí)彳丁后進(jìn)入步驟S24;
[0073] S24:計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定子電流的有效值Irms(k)、電機(jī)的功率因數(shù) cos(外幻)和UQ (k)的值，返回步驟S21;
[0074] S25:將獲得的逆變單元的輸出電壓的頻率和有效值維持預(yù)設(shè)第二時(shí)間后，轉(zhuǎn)入自 動(dòng)扶梯驅(qū)動(dòng)預(yù)置的V/f曲線，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。
[0075] 下面結(jié)合具體電路原理圖對本發(fā)明所提供的控制方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)闡述。請參 照圖3本發(fā)明實(shí)施例所提供的控制電路示意圖，主要包括電網(wǎng)、控制單元、逆變單元、和電 機(jī)，以及交流接觸器心、1( 2、1(3。以自動(dòng)扶梯上行為例，由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的過程中， 首先控制單元斷開觸發(fā)交流接觸器K2，再閉合交流接觸器K3，同時(shí)逆變單元封鎖輸出，待斷 開時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間^后，控制單元根據(jù)采樣得到兩相電流，計(jì)算相應(yīng)逆變單元應(yīng)輸出的 電壓和頻率，再經(jīng)過逆變單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)，完成電梯上行由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)。
[0076] 圖4為本發(fā)明所提供的控制框圖，實(shí)現(xiàn)逆變單元輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓和頻率的計(jì) 算和選擇。在圖4中，f 〇為給定頻率，I *為自動(dòng)扶梯中使用的電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流，I rms (t) 為計(jì)算得到的電機(jī)三相定子電流的有效值，c〇s(%)為設(shè)定數(shù)值較小的功率因數(shù)，cos(爐)為 計(jì)算得到的功率因數(shù)，U為用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出電壓，Uo為V/f曲線得到電壓值，U。為PI調(diào)節(jié) 輸出電壓值。坐標(biāo)變換角度0= r2T./n力+私，其中％為坐標(biāo)變換角度的初始值。
[0077] 圖5給出了以定子電壓定向的定子電流矢量分解圖，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)定子電流的分解， 并求取功率因數(shù)COS(妁。為定子電壓矢量，}?為電機(jī)三相定子電流矢量，臀為功率因數(shù) 1 X ifrh 角。
[0078] 在靜止坐標(biāo)系下，三相定子電流ia、ib、ic轉(zhuǎn)換成兩相靜止坐標(biāo)系i a、ie，得： (1) (2)
[0080] 再根據(jù)，ia+ib+ic； = 0代入式⑴中，得：
[0082] 式中ia、ib為系統(tǒng)實(shí)際采樣的兩相定子電流。
[0083] 以逆變單元輸出至電機(jī)的定子電壓矢量4定向，兩相靜止坐標(biāo)系ia、ie可轉(zhuǎn)換成兩 相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系im、it，得： i, ] 「eo:s..沒.sin 沒 , a、.
[0084] r = (3) A」.L-也沒.c'o:s沒.」_
[0085] 則，定子電流的有效值和功率因數(shù)為：
(4) (5 )
[0088]結(jié)合上述電路原理圖以及控制框圖，下面對本發(fā)明所提供的控制方法的實(shí)施過程 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0089] 步驟S301:主動(dòng)將自動(dòng)扶梯驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開，待斷開時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間ts后， 將逆變單元的輸出電壓及頻率設(shè)定為電機(jī)額定電壓的10%和fo;
[0090]步驟S302:對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣，同時(shí)對逆變單元的輸出電壓的頻率進(jìn) 行積分運(yùn)算獲得三相靜止坐標(biāo)到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的變換角0，待獲得變換角0后，對采樣 得到的電機(jī)定子兩相電流由公式(2)-(3)分別求取電機(jī)定子的勵(lì)磁電流。、力矩電流分量 it，并在此基礎(chǔ)上由公式(4)求得電機(jī)三相定子電流的有效值Irms(t)和公式(5)求得電機(jī)的 功率因數(shù)cosU/j);
[0091]步驟S303:由扶梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性獲得的V/f曲線和給定的fo得到電壓U〇;
[0092]步驟S304:將自動(dòng)扶梯中使用的電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流I*和Irms(t)進(jìn)行減法運(yùn) 算，將運(yùn)算獲得的差值進(jìn)行PI (比例積分）調(diào)節(jié)獲得電壓UC，I*為額定定子電流的90 %，PI (比例積分)調(diào)節(jié)每0.2ms調(diào)節(jié)一次；
[0093] 步驟S305:將切換啟動(dòng)時(shí)間4與預(yù)設(shè)時(shí)間閥值相比較，若切換啟動(dòng)時(shí)間大于預(yù)設(shè) 時(shí)間閥值，則轉(zhuǎn)入步驟S306，否則轉(zhuǎn)入步驟S307;
[0094] 步驟S306:將cos(供)與設(shè)定數(shù)值較小的cos〇")進(jìn)行比較，如c〇s(f)' >_cas(^%_)，則轉(zhuǎn) 入步驟S307，如滿足cos((/?) S cos(妁），則轉(zhuǎn)入步驟S308;
[0095]步驟S307:將Uo和UC兩者的較小值設(shè)定為逆變單元下一控制周期的輸出電壓U(k+ 1)，并將逆變單元在下一控制周期的頻率設(shè)定為f〇(k)_Af，其中，Ts為控制周期，fo(k)為逆 變單元當(dāng)前控制周期輸出電壓頻率，A f為由電機(jī)V/f曲線獲得的，且能確保自動(dòng)扶梯中使 用電機(jī)平滑工作的逆變單元輸出頻率增量，執(zhí)行完畢后轉(zhuǎn)入步驟S309;
[0096] 步驟S308:比較當(dāng)前控制周期的U(k)與Uo大小，若U(k) -Uo < A U，則令U(k+1) = Uo， 并轉(zhuǎn)入步驟S311;否則令U(k+1) = U(k) + A U，其中A U是由電機(jī)V/f曲線獲得的，且能確保自 動(dòng)扶梯中使用電機(jī)平滑工作的逆變單元輸出電壓增量，執(zhí)行完畢后轉(zhuǎn)入步驟S310;
[0097]步驟S309:采用步驟S302的方法，計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定子電流的有效 值I?s (k)和電機(jī)的功率因數(shù)cos(p(/c))的值，并轉(zhuǎn)入步驟S303;
[0098] 步驟S310:采用步驟S302和步驟S303的方法，在計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定 子電流的有效值Irms(k)、電機(jī)的功率因數(shù)COS⑷⑷)和U〇(k)的值后，比較當(dāng)前控制周期的U (k)與Uo大小，若U(k)-Uo< A U，則令U(k+1) = Uo，并轉(zhuǎn)入步驟S311;否則令U(k+1) = U(k) + A U，并轉(zhuǎn)入步驟S310;
[0099] 步驟S311:將由步驟S308或步驟S310獲得的逆變單元的輸出電壓的頻率和有效值 維持一段時(shí)間Td后，轉(zhuǎn)入自動(dòng)扶梯驅(qū)動(dòng)預(yù)置的V/f曲線，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變 頻驅(qū)動(dòng)的過程。
[0100] 圖6為本發(fā)明所提供的實(shí)施例切換過程中定子電壓電流波形示意圖，從圖中可以 看出，電梯的切換過渡是比較平穩(wěn)的。
[0101] 下面對本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制裝置進(jìn) 行介紹，下文描述的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制裝置與上文描述的自動(dòng)扶 梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法可相互對應(yīng)參照。
[0102] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制裝置的結(jié) 構(gòu)框圖，參照圖7自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制裝置可以包括：
[0103] 斷開模塊100,用于將自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開；
[0104] 采樣模塊200,用于待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采 樣；
[0105] 確定模塊300,用于通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所 述逆變單元的頻率目標(biāo)值；
[0106] 驅(qū)動(dòng)模塊400，用于根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單 元的輸出電壓逐步過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng) 驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。
[0107] 本發(fā)明提出了一種基于輸出電流和功率因數(shù)相結(jié)合的電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng) 的控制方法，將自動(dòng)扶梯中使用的電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流和反饋電流進(jìn)行減法運(yùn)算，運(yùn)算 獲得的差值經(jīng)PI(比例積分)調(diào)節(jié)獲得的電壓和V/f曲線得到的電壓，通過跟蹤邏輯運(yùn)算得 到逆變單元的輸出電壓和輸出頻率，從最高頻率向下調(diào)節(jié)輸出頻率，檢測功率因數(shù)，直至功 率因數(shù)小于或等于預(yù)設(shè)閥值，此時(shí)，認(rèn)為對應(yīng)的輸出頻率即為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，搜索到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以 后，逆變單元的輸出電壓逐步過渡到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速V/F曲線對應(yīng)的輸出電壓。該方法無需增加額 外的硬件裝置，且速度搜索準(zhǔn)確、啟動(dòng)電流沖擊小、可靠性高。
[0108] 本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它 實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝 置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分 說明即可。
[0109] 專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元 及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和 軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些 功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè) 技術(shù)人員可以對每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng) 認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
[0110] 結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí) 行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存 儲(chǔ)器(R0M)、電可編程R0M、電可擦除可編程R0M、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或技術(shù) 領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0111] 以上對本發(fā)明所提供的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法以及裝 置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上 實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修 飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法，其特征在于，包括： 將自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開； 待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣； 通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述逆變單元的頻率目標(biāo) 值； 根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元的輸出電壓逐步過渡 到所述輸出電壓目標(biāo)值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。2. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法，其特征在于， 所述通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述逆變單元的頻率目標(biāo) 值包括： 根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)計(jì)算電機(jī)三相定子電流的有效值以及電機(jī)的功率因數(shù)； 調(diào)節(jié)逆變單元下一控制周期的輸出電壓以及頻率，直至所述功率因數(shù)小于或等于預(yù)設(shè) 閾值為止； 將當(dāng)前對應(yīng)的頻率作為所述頻率目標(biāo)值，將根據(jù)扶梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性V/f曲線確定 的與所述頻率目標(biāo)值對應(yīng)的值作為所述輸出電壓目標(biāo)值。3. 如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法，其特征在于， 所述根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)計(jì)算電機(jī)三相定子電流的有效值以及電機(jī)的功率因數(shù)包括： 對逆變單元的輸出電壓的頻率進(jìn)行積分運(yùn)算，獲得三相靜止坐標(biāo)到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換 的變換角； 對采樣得到的電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換分別得到電機(jī)定子的勵(lì)磁電流、力矩電 流分量； 根據(jù)所述勵(lì)磁電流以及所述力矩電流分量，計(jì)算得到電機(jī)三相定子電流的有效值和電 機(jī)的功率因數(shù)。4. 如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)逆變單元下一控制周期的輸出電壓以及頻率，直至所述功率因數(shù)小于或等于預(yù)設(shè) 閾值為止包括： Sll:通過預(yù)設(shè)頻率目標(biāo)值，根據(jù)扶梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性V/f曲線計(jì)算得到與所述預(yù)設(shè) 頻率目標(biāo)值對應(yīng)的第一電壓； S12:將電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流與所述電機(jī)三相定子電流的有效值進(jìn)行減法運(yùn)算，將運(yùn) 算的差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)，獲取第二電壓； S13:將切換啟動(dòng)時(shí)間與預(yù)設(shè)時(shí)間閾值進(jìn)行比較;若所述切換啟動(dòng)時(shí)間大于所述預(yù)設(shè)時(shí) 間閾值，則進(jìn)入步驟S14;否則，進(jìn)入步驟S15; S14:將所述電機(jī)的功率因數(shù)與預(yù)設(shè)功率因數(shù)相比較;若所述電機(jī)的功率因數(shù)大于所述 預(yù)設(shè)功率因數(shù)，則進(jìn)入步驟Sl 5;否則，結(jié)束； S15:將所述第一電壓與所述第二電壓中較小的數(shù)值作為所述逆變單元在下一個(gè)控制 周期的輸出電壓，并確定所述逆變單元在下一個(gè)控制周期的輸出頻率，進(jìn)入步驟S16; S16:計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定子電流的有效值和電機(jī)的功率因數(shù)，返回步驟 Sll05. 如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法，其特征在于， 所述根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元的輸出電壓逐步過渡 到所述輸出電壓目標(biāo)值包括： S21:比較當(dāng)前控制周期的輸出電壓值U(k)與所述第一電壓Uo的大小，若U(k)-Uo<AU， 則進(jìn)入步驟S22;否則進(jìn)入步驟S23; S22:令 U(k+1) =Uo，進(jìn)入步驟 S25; S23:令U(k+l)=U(k)+AU，其中AU為逆變單元輸出電壓增量，由電機(jī)V/f曲線獲得，執(zhí) 行后進(jìn)入步驟S24; S 2 4 :計(jì)算當(dāng)前控制周期的電機(jī)三相定子電流的有效值I r m s (k )、電機(jī)的功率因數(shù) COS(舛幻)和Uo (k)的值，返回步驟S21; S25:將獲得的逆變單元的輸出電壓的頻率和有效值維持預(yù)設(shè)第二時(shí)間后，轉(zhuǎn)入自動(dòng)扶 梯驅(qū)動(dòng)預(yù)置的V/f曲線，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至變頻驅(qū)動(dòng)的切換。6. 如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制方法，其特征在于， 所述電機(jī)標(biāo)稱額定定子電流為額定定子電流的90%，所述比例積分調(diào)節(jié)為每0.2ms調(diào)節(jié)一 次。7. -種自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)的控制裝置，其特征在于，包括： 斷開模塊，用于將自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電網(wǎng)斷開； 采樣模塊，用于待斷開時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)第一時(shí)間后，對電機(jī)定子兩相電流進(jìn)行采樣； 確定模塊，用于通過跟蹤邏輯算法計(jì)算逆變單元的輸出電壓目標(biāo)值，并確定所述逆變 單元的頻率目標(biāo)值； 驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)所述輸出電壓目標(biāo)值以及所述頻率目標(biāo)值，將所述逆變單元的輸 出電壓逐步過渡到所述輸出電壓目標(biāo)值，以對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成自動(dòng)扶梯由電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)至 變頻驅(qū)動(dòng)的切換。
【文檔編號(hào)】B66B25/00GK106006342SQ201610629748
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月1日
【發(fā)明人】張淼, 祝大芬, 黎慶發(fā), 唐雄民
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)