一種用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法及扶梯工變頻切換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法及扶梯工變頻切換系統(tǒng)，本發(fā)明的扶梯工變頻切換系統(tǒng)設(shè)有相位差檢測電路和工頻檢測電路，通過相位差檢測電路檢測變頻電與工頻電的相位差，工頻檢測電路檢測工頻電的頻率，利用相位差調(diào)節(jié)變頻電的頻率，最終使變頻電的頻率穩(wěn)定為工頻。當(dāng)由變頻電驅(qū)動(dòng)切換至工頻電驅(qū)動(dòng)時(shí)，首先將變頻的頻率調(diào)節(jié)至工頻，然后再進(jìn)行相位調(diào)節(jié)，將變頻電與工頻電的相位差穩(wěn)定為特定值后再進(jìn)行切換。本發(fā)明在變頻電與工頻電的相位差為任意值的情況下，均能夠在2s內(nèi)完成相位和頻率的同步調(diào)整，實(shí)現(xiàn)從變頻電驅(qū)動(dòng)向工頻電驅(qū)動(dòng)的無電流沖擊切換。
【專利說明】一種用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法及扶梯工變 頻切換系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及扶梯控制領(lǐng)域，具體涉及一種用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方 法及扶梯工變頻切換系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，扶梯已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，扶梯的驅(qū)動(dòng)主要有：工頻 驅(qū)動(dòng)、變頻驅(qū)動(dòng)和旁路驅(qū)動(dòng)。
[0003] 工頻驅(qū)動(dòng)的方式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡單，使用最穩(wěn)定，但是存在的問題就是不節(jié)能，無 法調(diào)速；全變頻驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是可以寬范圍調(diào)速，舒適性較好，但是系統(tǒng)成本較高，無法進(jìn)行 能量回饋，下行時(shí)大量的能量以熱量的形式損耗掉；旁路驅(qū)動(dòng)方式結(jié)合工頻和變頻的優(yōu)點(diǎn)， 可以進(jìn)行調(diào)速，高速下行時(shí)可以進(jìn)行能量回饋，符合國家提倡的綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，是今 后扶梯驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展的方向。
[0004] 旁路驅(qū)動(dòng)方式是指在扶梯（或人行道）加速、減速、低速運(yùn)行時(shí)，采用變頻控制器 (變頻器）輸出驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而帶動(dòng)扶梯運(yùn)行；在扶梯高速運(yùn)行時(shí)，采用工業(yè)電源 (三相電）驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0005] 在旁路驅(qū)動(dòng)方式中，當(dāng)扶梯上有乘客時(shí)采用工頻驅(qū)動(dòng)扶梯，反之則采用變頻驅(qū)動(dòng)。 若處于工頻運(yùn)行時(shí)，一旦扶梯上沒有乘客，則需要由工頻驅(qū)動(dòng)切換至變頻驅(qū)動(dòng)；反之，若處 于變頻運(yùn)行時(shí)，一旦扶梯上有乘客，則需要由變頻驅(qū)動(dòng)切換至工頻驅(qū)動(dòng)。
[0006] 扶梯工變頻同步切換時(shí)需要考慮三個(gè)變量，分別為頻率、相位和幅值，其中頻率是 扶梯工變頻同步切換時(shí)存在的重要問題。由于完成工變頻切換后，可能出現(xiàn)相位不一致 (不同步）的情況。如果相位相差較大，電極的反電動(dòng)勢和電網(wǎng)電壓疊加后，會(huì)形成很大的 沖擊電流，這樣引起導(dǎo)致扶梯存在嚴(yán)重的抖動(dòng)。電機(jī)抖動(dòng)往往很劇烈，這對(duì)電氣系統(tǒng)、機(jī)械 結(jié)構(gòu)有較大的沖擊和磨損。且電機(jī)抖動(dòng)導(dǎo)致扶梯抖動(dòng)，引起乘客的不適。盡管現(xiàn)有技術(shù)中已 經(jīng)提出了相關(guān)的相位同步方法，但是現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)相位同步的過程所消耗的同步時(shí)間 過長。其次，由于扶梯的驅(qū)動(dòng)基本直接采用電網(wǎng)進(jìn)行供電，參考國標(biāo)GBT12325-2008(電能 質(zhì)量供電電壓偏差）和國標(biāo)GBT15945-2008(電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差），電網(wǎng)電壓（針 對(duì)頻率為50Hz和60Hz的電網(wǎng)）的頻率上下波動(dòng)偏差為±0. 5Hz，電壓幅值的波動(dòng)范圍為 ±7%。而現(xiàn)有的同步過程多實(shí)施于變頻切換至工頻時(shí)，且當(dāng)切換完成后，就不再進(jìn)行相位 同步監(jiān)控，從而導(dǎo)致當(dāng)由工頻切換至變頻時(shí)，仍然存在相位不同步的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種扶梯工變頻切換系統(tǒng)及用于扶梯工變頻 切換的相位同步切換方法。
[0008] -種用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法，驅(qū)動(dòng)扶梯的變頻電切換至工頻電 時(shí)，步驟如下：
[0009] (1)將變頻電的頻率調(diào)節(jié)為工頻電的頻率；
[0010] ⑵檢測變頻電和工頻電的相位差；
[0011] (3)根據(jù)工頻電的頻率和相位差形成頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，并用該頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)變 頻電的頻率，使變頻電和工頻電的相位同步，切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯。
[0012] 本發(fā)明的相位同步切換方法中，變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯時(shí)，首先 調(diào)節(jié)變頻電的頻率至工頻電的頻率，然后根據(jù)工頻電的頻率以及工頻電與變頻電之間的相 位差調(diào)節(jié)變頻電的頻率，通過調(diào)節(jié)頻率調(diào)整變頻電與工頻電的相位差，使二者相位差為設(shè) 定的相位差閾值，即完成相位同步，再將扶梯切換至工頻電驅(qū)動(dòng)，通過該方法能夠保證變頻 切換至工頻的瞬間，變頻電驅(qū)動(dòng)（變頻驅(qū)動(dòng)）和工頻電驅(qū)動(dòng)（工頻驅(qū)動(dòng)）的頻率、相位均同 步，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中因切換時(shí)相位不同步而產(chǎn)生的電流沖擊，從而避免切換時(shí)產(chǎn)生 抖動(dòng)。
[0013] 本發(fā)明中完成同步指變頻電和工頻電的相位差小于設(shè)定的相位差閾值。
[0014] 所述步驟（3)中通過以下方法調(diào)節(jié)變頻電的頻率：
[0015] (3-1)根據(jù)設(shè)定的相位差閾值對(duì)所述的相位差進(jìn)行PID算法，將相位差轉(zhuǎn)化為頻 率增量；
[0016] (3-2)對(duì)所述的頻率增量和工頻電的頻率求和得到頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，用該頻率調(diào)節(jié) 信號(hào)調(diào)節(jié)變頻電的頻率。
[0017] PID算法的控制參數(shù)（包括微分系數(shù)、比例系數(shù)、積分系數(shù)和相位差閾值）相互獨(dú) 立，且控制參數(shù)的選定比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)?；赑ID算法調(diào)節(jié)變頻電的頻率實(shí)際上是一個(gè) 反饋循環(huán)調(diào)節(jié)過程，通過多次反饋循環(huán)調(diào)節(jié)，最終使變頻電的頻率等于工頻電的頻率，變頻 電與工頻電的相位差小于設(shè)定的相位差閾值。每次調(diào)整結(jié)束后變頻電的頻率即為該頻率調(diào) 節(jié)信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率（頻率增量和工頻電的頻率之和）。在切換過程中，如果遇到工頻電的頻 率波動(dòng)，也對(duì)調(diào)節(jié)結(jié)果沒有影響，僅僅可能會(huì)影響調(diào)節(jié)時(shí)間。
[0018] 所述PID算法的微分系數(shù)為0,比例系數(shù)為1. 5,所述PID控制器的積分系數(shù)為 0· 5〇
[0019] 所述的相位差閾值為5°。
[0020] PID算法中微分作用將導(dǎo)致輸出值大幅度變化，這樣不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定操作。因此 直接令微分系數(shù)為零。Kp偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長。Kp太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn) 定。Κρ太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。通過調(diào)節(jié)積分系數(shù)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制 精度。且在PID控制器的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)設(shè)置相同時(shí)，收斂時(shí)間僅與初始相 位差（設(shè)定的相位差閾值）有關(guān)，與變頻器（驅(qū)動(dòng)器）的機(jī)型、扶梯類型和已經(jīng)負(fù)載大小無 關(guān)。因此，通過合理調(diào)節(jié)PID算法的比例系數(shù)、微分系數(shù)、積分系數(shù)以及相位差閾值，能夠在 2s內(nèi)使變頻電的頻率和相位與工頻電同步后完成切換，且降低該位同步切換方法的穩(wěn)態(tài)誤 差。
[0021] 步驟（3)切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯后，繼續(xù)檢測變頻電和工頻電的相位差，并根據(jù) 工頻電的頻率和相位差形成頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，用該頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)變頻電的頻率，使變頻 電和工頻電的相位同步；
[0022] 工頻電切換至變頻電時(shí)直接切換。
[0023] 切換完成后繼續(xù)保持頻率調(diào)節(jié)信號(hào)與工頻電同步，即在工頻電驅(qū)動(dòng)過程中保持變 頻電與工頻電相位同步，這樣在工頻電驅(qū)動(dòng)切換至變頻電驅(qū)動(dòng)時(shí)，直接切換即可，無需進(jìn)行 相位調(diào)節(jié)。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種扶梯工變頻切換系統(tǒng)，包括：
[0025] 變頻供電電路，用于將工頻電轉(zhuǎn)化為變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0026] 第一控制電路，用于根據(jù)控制指令控制變頻供電電路輸出的變頻電的頻率；
[0027] 工頻供電電路，用于輸出工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0028] 切換電路，用于切換變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯或工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0029] 還包括：
[0030] 相位差檢測電路，用于檢測變頻電和工頻電的相位差；
[0031] 工頻檢測電路，用于檢測工頻電的頻率；
[0032] 第二控制電路，用于根據(jù)所述相位差以及工頻電的頻率輸出相應(yīng)的頻率調(diào)節(jié)信 號(hào)；
[0033] 所述第一控制電路還用于在變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯時(shí)，根據(jù)接收 到的頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)變頻電的頻率，使變頻電和工頻電相位同步，再通過切換電路切換 至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0034] 還用于在工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯切換至變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯時(shí)，通過切換電路切換至變頻電 驅(qū)動(dòng)扶梯。
[0035] 本發(fā)明的扶梯工變頻切換系統(tǒng)通過工頻檢測電路檢測工頻電的頻率，通過相位差 檢測電路檢測變頻電和工頻電的相位差，然后根據(jù)相位差以及工頻電的頻率輸出相應(yīng)的頻 率調(diào)節(jié)信號(hào)。相位差相當(dāng)于一個(gè)反饋信號(hào)，通過第二控制電路構(gòu)成一種基于相位差的閉環(huán) 控制方法，通過相位差調(diào)節(jié)變頻電的頻率，反過來利用頻率變化對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，最終達(dá)到 調(diào)節(jié)相位的目的。
[0036] 本發(fā)明中切換電路包括接觸器和控制電路，在進(jìn)行工變頻切換時(shí)，控制電路根據(jù) 變頻電與工頻電的相位和頻率的關(guān)系，控制接觸器的工作狀態(tài)，完成工變頻切換。變頻供電 電路和工頻供電電路與電機(jī)之間均設(shè)有接觸器，位于變頻供電電路和位于工頻供電電路的 接觸器的狀態(tài)能夠相互鎖定，一個(gè)閉合時(shí)另一個(gè)必須斷開。當(dāng)由變頻驅(qū)動(dòng)切換時(shí)工頻驅(qū)動(dòng) 時(shí)，首先使變頻電的頻率和相位與工頻電同步，然后通過控制接觸器的完成相應(yīng)的動(dòng)作，使 變頻供電電路與電機(jī)斷開，工頻供電電路與電機(jī)導(dǎo)通，完成切換。當(dāng)由工頻驅(qū)動(dòng)切換至變頻 驅(qū)動(dòng)時(shí)，直接通過切換電路使工頻供電電路與電機(jī)斷開，使變頻供電電路與電機(jī)導(dǎo)通。本發(fā) 明中控制電路基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，易于實(shí)現(xiàn)，且成本低廉。
[0037] 扶梯處于變頻驅(qū)動(dòng)狀態(tài)還是工頻驅(qū)動(dòng)狀態(tài)取決于扶梯的負(fù)載狀態(tài)，當(dāng)扶梯空載 (即扶梯上沒有乘客），要求變頻驅(qū)動(dòng)，當(dāng)扶梯有負(fù)載（即扶梯上有乘客）必須運(yùn)行于工頻 驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明中可以采用傳感器獲取扶梯的負(fù)載情況，并根據(jù)采集到的負(fù)載情況形成相應(yīng) 的控制指令，第一控制電路根據(jù)該控制指令控制變頻供電電路的輸出電的頻率。當(dāng)扶梯空 載時(shí)，形成相應(yīng)的控制指令，第一控制電路根據(jù)該控制指令控制變頻供電電路輸出相應(yīng)頻 率的變頻電，且此時(shí)切換電路使變頻供電電路與電機(jī)導(dǎo)通，使工頻供電電路與電機(jī)斷開。反 之，當(dāng)扶梯有負(fù)載時(shí)，第一控制電路根據(jù)該控制指令控制變頻供電電路輸出相應(yīng)頻率的變 頻電，且此時(shí)切換電路使工頻供電電路與電機(jī)導(dǎo)通，使變頻供電電路與電機(jī)斷開。
[0038] 在工頻電驅(qū)動(dòng)時(shí)，變頻器供電電路有輸入，變頻器也有輸出，且輸出電壓的頻率和 相位一直與工頻電壓保持同步，以便于下次切換。由于電機(jī)處于工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，雖然變頻器有 輸出電壓，但是變頻器的輸出電流為零，所以不會(huì)有溫升。
[0039] 當(dāng)扶梯的負(fù)載情況發(fā)生變化時(shí)，則進(jìn)行相應(yīng)的切換，在整個(gè)過程中第一控制電路 檢測該控制指令，以及變頻電的頻率和相位，具體工作過程如下：
[0040] 扶梯處于變頻驅(qū)動(dòng)，若控制指令發(fā)生變化，通過第一控制電路將變頻器的輸出的 變頻電的頻率上升為工頻（工頻電的頻率）后，開始檢測變頻電與工頻電的相位差，通過第 二控制電路形成頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，第一控制電路根據(jù)第二控制電路輸出的頻率調(diào)節(jié)信號(hào)進(jìn)行 頻率調(diào)節(jié)進(jìn)而完成相位同步操作，待變頻電的與工頻電的相位同步后，切換電路使工頻供 電電路與電機(jī)導(dǎo)通，使變頻供電電路與電機(jī)斷開，完成變頻驅(qū)動(dòng)至工頻驅(qū)動(dòng)的切換。
[0041] 本發(fā)明的扶梯工變頻切換系統(tǒng)中，當(dāng)扶梯處于工頻電驅(qū)動(dòng)時(shí)，相位差檢測電路檢 測變頻電和工頻電的相位差，第二控制電路根據(jù)工頻頻率和相位差形成頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，在 整個(gè)工頻電驅(qū)動(dòng)過程中，頻率調(diào)節(jié)信號(hào)與工頻電的相位始終同步。
[0042] 由于工頻運(yùn)行過程中頻率調(diào)節(jié)信號(hào)與工頻電始終同步，因此相應(yīng)的得到的變頻電 的相位也與工頻電同步。因此，當(dāng)控制指令變化時(shí)，立刻控制繼電器和接觸器完成相應(yīng)的切 換，使變頻供電電路與電機(jī)導(dǎo)通，使工頻供電電路與電機(jī)斷開。
[0043] 本發(fā)明中相位差檢測得到變頻電和工頻電的相位差具有正負(fù)性，其正負(fù)性設(shè)定的 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況而定。根據(jù)該相位差的正負(fù)性，確定頻率增量的正負(fù)性，進(jìn)而確定變 頻電頻率調(diào)節(jié)的方向。
[0044] 本發(fā)明中相位差檢測電路和工頻檢測電路均以50Hz作為檢測頻率，因此相位差 更新的更新周期為20ms，頻率調(diào)整信號(hào)的調(diào)節(jié)周期也為20ms，相應(yīng)的在相位同步切換過程 中，變頻電壓的頻率和相位的調(diào)節(jié)周期也為20ms。
[0045] 作為優(yōu)選，本發(fā)明的工頻供電電路可以為供電電網(wǎng)，對(duì)應(yīng)得到的工頻電為電網(wǎng)的 輸出電。
[0046] 作為優(yōu)選，所述的變頻供電電路和第一控制電路集成于一變頻器，第一控制電路 兼做變頻器的控制系統(tǒng)。
[0047] 變頻器主要包括整流部分、儲(chǔ)能部分、逆變電路和控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)輸入的 頻率設(shè)定信號(hào)決定逆變電路的輸出電的頻率。本發(fā)明中將變頻供電電路和第一控制電路集 成于一變頻器，以整流部分、儲(chǔ)能部分、逆變電路組作為變頻供電電路，以控制系統(tǒng)作為第 一控制電路。相應(yīng)的，控制指令為變頻器的多速段的輸入信號(hào)。第二控制電路集成于扶梯 的扶梯運(yùn)行邏輯控制板（用于控制扶梯運(yùn)行），扶梯運(yùn)行邏輯控制板具有串行通信接口，該 接口主要負(fù)責(zé)變頻器驅(qū)動(dòng)板（即控制系統(tǒng)）和扶梯運(yùn)行邏輯控制板的信息交流，第二控制 電路輸出的頻率調(diào)節(jié)信號(hào)通過扶梯運(yùn)行邏輯控制板的串行通信接口發(fā)送給控制系統(tǒng)。
[0048] 第二控制電路包括PID控制器和加法器；
[0049] 所述的PID控制器以相位差為反饋信號(hào)，以相位差閾值為給定信號(hào)，輸出頻率增 量；
[0050] 所述的加法器將頻率增量和工頻電的頻率相加得到頻率調(diào)節(jié)信號(hào)。
[0051] PID控制器的輸出量為頻率增量，將相位差量化為頻率，其上限值和下限值分別為 "Up Limit"和"Down Limit"，可以通過PID控制器的菜單進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明中設(shè)定的上限值 和下限值分別為±l.〇〇Hz。
[0052] 所述PID控制器的微分系數(shù)為0,比例系數(shù)為1. 5,積分系數(shù)為0. 5。
[0053] 所述的相位差閾值為5°。
[0054] 本發(fā)明用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法及扶梯工變頻切換系統(tǒng)中，利用 相位差調(diào)節(jié)變頻電的頻率，使用頻率彌補(bǔ)相位差，最終使變頻電的頻率穩(wěn)定為工頻，變頻電 與工頻電的相位差穩(wěn)定為設(shè)定的相位差閾值，進(jìn)而在變頻電與工頻電的相位差為任意值的 情況下，均能夠在2s內(nèi)完成相位和頻率的同步調(diào)整，實(shí)現(xiàn)從變頻運(yùn)行（變頻電驅(qū)動(dòng)）向工 頻運(yùn)行（工頻電驅(qū)動(dòng)）的無電流沖擊切換。在完成同步之后，始終保持工頻電壓和變頻電 壓的相位和頻率的同步性，實(shí)現(xiàn)工頻電驅(qū)動(dòng)到變頻電驅(qū)動(dòng)的快速切換。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055] 圖1為本實(shí)施例的扶梯工變頻切換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0056] 圖2為供電電源和驅(qū)動(dòng)電壓的電壓向量分析圖；
[0057] 圖3為本實(shí)施例的扶梯工變頻切換系統(tǒng)的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0058] 下面將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0059] 本發(fā)明的用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法和扶梯工變頻切換系統(tǒng)，為了 保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成工變頻切換，該方案對(duì)電網(wǎng)具有如下要求：
[0060] 參考國標(biāo)GBT12325-2008(電壓偏差）和國標(biāo)GBT15945-2008(電力系統(tǒng)頻率偏 差），電網(wǎng)電壓（針對(duì)頻率為50Hz和60Hz的電網(wǎng)）的頻率上下波動(dòng)偏差為±0. 5Hz，電壓 幅值的波動(dòng)范圍為±7%。電網(wǎng)電壓在滿足以上條件的情況下，才能進(jìn)行正常切換，否則可 能造成同步超時(shí)或者無法完成同步。
[0061] 本實(shí)施例的扶梯工變頻切換系統(tǒng)，如圖1所示，包括：
[0062] 變頻供電電路，用于將工頻電轉(zhuǎn)化為變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0063] 第一控制電路，用于根據(jù)控制指令控制變頻供電電路輸出的變頻電的頻率；
[0064] 工頻供電電路，用于輸出工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0065] 切換電路，用于切換變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯或工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0066] 相位差檢測電路，用于檢測變頻電和工頻電的相位差；
[0067] 工頻檢測電路，用于檢測工頻電的頻率；
[0068] 第二控制電路，用于根據(jù)所述相位差以及工頻電的頻率輸出相應(yīng)的頻率調(diào)節(jié)信 號(hào)；
[0069] 第一控制電路還用于在變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯時(shí)，根據(jù)接收到的 頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)變頻電的頻率，使變頻電和工頻電相位同步，再通過切換電路切換至工 頻電驅(qū)動(dòng)扶梯；
[0070] 還用于在工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯切換至變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯時(shí)，通過切換電路切換至變頻電 驅(qū)動(dòng)扶梯。
[0071 ] 本實(shí)施例中變頻供電電路和第一控制電路集成為變頻器，工頻供電電路為電網(wǎng)， 該變頻器的電源輸入端R、S、T與電網(wǎng)（工頻電）相連。變頻器的輸出電和電網(wǎng)的輸出電均 輸入切換電路，切換電路具有三個(gè)輸出端，分別與電動(dòng)機(jī)的三個(gè)輸入端連接，用于直接驅(qū)動(dòng) 電機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)處于變頻電驅(qū)動(dòng)時(shí)，切換電路受控于變頻電的頻率和相位，若控制指令發(fā)生變 化，則變頻電的頻率和相位與工頻電同步后再切換。當(dāng)系統(tǒng)處于工頻電驅(qū)動(dòng)時(shí)，若控制指令 發(fā)生變化，則直接進(jìn)行切換。
[0072] 本實(shí)施例中控制指令通過傳感器檢測扶梯使用情況獲取，根據(jù)扶梯的使用情況實(shí) 時(shí)更新。當(dāng)傳感器檢測到扶梯上沒有乘客時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制指令使變頻供電電路輸出的變頻 電頻率為設(shè)定變頻頻率（本實(shí)施例中為20HZ)，若此時(shí)傳感器檢測到扶梯上有乘客時(shí)，則控 制指令發(fā)生給變化，變化后的控制指令使變頻供電電路輸出的變頻電頻率為工頻（本實(shí)施 例中實(shí)時(shí)電網(wǎng)的輸出電的頻率）。
[0073] 本實(shí)施例中相位差檢測電路檢測的為電網(wǎng)的R相和T相之間的相角與變頻器輸出 端的U相和W相之間的相位角的差值。
[0074] 第二控制電路包括PID控制器和加法器，PID控制器以相位差為反饋信號(hào)，以相位 差閾值為給定信號(hào)，輸出頻率增量；加法器將頻率增量和工頻電的頻率相加得到頻率調(diào)節(jié) 信號(hào)。
[0075] 該扶梯工變頻切換系統(tǒng)中，在由變頻驅(qū)動(dòng)切換至工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一控制電路還用 于接收頻率調(diào)節(jié)信號(hào)并相應(yīng)的調(diào)節(jié)變頻電的頻率，該調(diào)節(jié)過程是一個(gè)反饋調(diào)節(jié)過程，以工 頻電的頻率作為目標(biāo)頻率，通過多次反饋循環(huán)調(diào)節(jié)，最終使變頻電的頻率等于工頻電的頻 率，使變頻電與工頻電的相位差小于設(shè)定的相位差閾值。每次調(diào)整結(jié)束后變頻電的頻率即 為該頻率調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率（頻率增量和工頻電的頻率之和），最終使變頻電的頻率穩(wěn) 定為工頻。由變頻電驅(qū)動(dòng)切換至工頻電驅(qū)動(dòng)的切換過中，將初始時(shí)的相位差（控制指令變 化時(shí)相應(yīng)的時(shí)的相位差）調(diào)節(jié)為設(shè)定的相位差閾值所需要的時(shí)長與初始時(shí)的相位差大小 無關(guān)，僅僅受限于PID控制器的微分系數(shù)、比例系數(shù)、積分系數(shù)和相位差閾值。且在切換過 程中，如果遇到工頻電的頻率波動(dòng)，也對(duì)調(diào)節(jié)結(jié)果沒有影響，僅僅可能會(huì)影響調(diào)節(jié)時(shí)間。
[0076] 本實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)2s內(nèi)完成工變頻同步切換，本實(shí)施例中PID控制器的微分系 數(shù)為0,比例系數(shù)為1. 5,積分系數(shù)為0. 5,相位差閾值為5°。
[0077] 在工變頻切換過程中，工變頻同步切換需要考慮三個(gè)變量同步，分別為相位、頻率 和幅值。
[0078] 工頻電與變頻電電壓向量之間的關(guān)系如圖2所示，（^為變頻電的電壓向量， 為工頻電的電壓向量，Λ Θ為墳與0,之間的相位差，| AU|為〇1與01^之間的幅值差，

【權(quán)利要求】
1. 一種用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法，其特征在于，驅(qū)動(dòng)扶梯的變頻電切 換至工頻電時(shí)，步驟如下： (1) 將變頻電的頻率調(diào)節(jié)為工頻電的頻率； (2) 檢測變頻電和工頻電的相位差； (3) 根據(jù)工頻電的頻率和相位差形成頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，并用該頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)變頻電 的頻率，使變頻電和工頻電的相位同步，切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法，其特征在于，所述 步驟（3)中通過以下方法調(diào)節(jié)變頻電的頻率： (3-1)根據(jù)設(shè)定的相位差閾值對(duì)所述的相位差進(jìn)行PID算法，將相位差轉(zhuǎn)化為頻率增 量； (3-2)對(duì)所述的頻率增量和工頻電的頻率求和得到頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，用該頻率調(diào)節(jié)信號(hào) 調(diào)節(jié)變頻電的頻率。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法，其特征在于，所述 PID算法的微分系數(shù)為0,比例系數(shù)為1. 5,所述PID控制器的積分系數(shù)為0. 5。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于扶梯工變頻切換的相位同步切換方法，其特征在于，所述 的相位差閾值為5°。
5. 如權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于扶梯工變頻切換的相位同步切 換方法，其特征在于，步驟（3)切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯后，繼續(xù)檢測變頻電和工頻電的相位 差，并根據(jù)工頻電的頻率和相位差形成頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，用該頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)變頻電的頻 率，使變頻電和工頻電的相位同步； 工頻電切換至變頻電時(shí)直接切換。
6. -種扶梯工變頻切換系統(tǒng)，包括： 變頻供電電路，用于將工頻電轉(zhuǎn)化為變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯； 第一控制電路，用于根據(jù)控制指令控制變頻供電電路輸出的變頻電的頻率； 工頻供電電路，用于輸出工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯； 切換電路，用于切換變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯或工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯； 其特征在于，還包括： 相位差檢測電路，用于檢測變頻電和工頻電的相位差； 工頻檢測電路，用于檢測工頻電的頻率； 第二控制電路，用于根據(jù)所述相位差以及工頻電的頻率輸出相應(yīng)的頻率調(diào)節(jié)信號(hào)； 所述第一控制電路還用于在變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯切換至工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯時(shí)，根據(jù)接收到的 頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)變頻電的頻率，使變頻電和工頻電相位同步，再通過切換電路切換至工 頻電驅(qū)動(dòng)扶梯； 還用于在工頻電驅(qū)動(dòng)扶梯切換至變頻電驅(qū)動(dòng)扶梯時(shí)，通過切換電路切換至變頻電驅(qū)動(dòng) 扶梯。
7. 如權(quán)利要求6所述的扶梯工變頻切換系統(tǒng)，其特征在于，所述的變頻供電電路和第 一控制電路集成于一變頻器，第一控制電路兼做變頻器的控制系統(tǒng)。
8. 如權(quán)利要求7所述的扶梯工變頻切換系統(tǒng)，其特征在于，第二控制電路包括PID控制 器和加法器； 所述的PID控制器以相位差為反饋信號(hào)，以相位差閾值為給定信號(hào)，輸出頻率增量； 所述的加法器將頻率增量和工頻電的頻率相加得到頻率調(diào)節(jié)信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求8所述的扶梯工變頻切換系統(tǒng)，其特征在于，所述PID控制器的微分系數(shù) 為0,比例系數(shù)為1. 5,積分系數(shù)為0. 5。
10. 如權(quán)利要求9所述的扶梯工變頻切換系統(tǒng)，其特征在于，所述的相位差閾值為5°。
【文檔編號(hào)】G05B11/42GK104062897SQ201410214519
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】黃其福, 王利華, 蔡卓帆 申請(qǐng)人:杭州優(yōu)邁科技有限公司