专利名称：扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电梯扶梯节能控制设备，特别涉及一种扶梯载荷全智能感应节电 技术控制设备。
背景技术：
各种扶梯系统的拖动电机设计容量一般较大，实际运行中，经常处于轻载、空载状 态，几乎100%存在“大马拉小车”的现象。因此，扶梯类设备存有巨大的节电空间。由于其安全和输送效率的要求，扶梯在有载荷(乘客通过)时必须恒速工况运行， 变频应用仅仅在无人状态时降速节电，因此其节能改造的难度很大，一般的设备无法实现 节能控制。现在市场上见到的许多扶梯安装了以变频器为核心的节能控制系统，主要是利 用无人使用扶梯时，降低电机的运行频率，将扶梯的运行速度降低，达到部分节能的目的。 然而，在通常的使用环境里，总是间断有人使用扶梯，变频减速的时间总是很少，而且扶梯 反复加、减速，电机的能耗反而有所增加，加速了电机的老化。因此，该类系统的总体节能效 果有限。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种扶梯载荷全智能感应节电技术及相 应的控制设备。本实用新型的技术方案是一种扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备，其控制部分有由DSP模块通过外部控制接口连接人体感应模块；DSP模块连接输 出控制模块和显示和控制单元模块；动力主回路为由三相电源连接整流模块，整流模块 连接滤波模块，滤波模块连接输出模块，输出模块连接扶梯电机；控制部分和动力主回路连 接控制部分的输出控制模块连接动力主回的整流模块，控制部分的输出控制模块连接动 力主回的输出模块；动力主回的输出模块和扶梯电机之间的电力连接线有电流传感器，电 流传感器反馈给控制部分的DSP模块。外部控制接口连接各种外部控制接口。人体感应模块有两个，安装在扶梯的上下的入口处。其中人体感应模块红外感应器GY-16A/18W/20W/86B，整流模块100 200A/450V，滤波模块电解电容IOOOuF 2000uF/1200V，输出模块IGBT150A 300A/1200V，输出控制模块=SD PCB 001 005，显示和控制模块:0PE PCB 001 005，DSP 模块CPU PCB 001 005。[0018]本实用新型效果是本技术及相应控制装置，主要用于扶梯及类似恒速载荷多变工况设备的节电控 制。以此技术设计开发的控制设备，集成应用SVPWM技术、DSP技术、变频调速技术、电 机载荷感应技术、光电传感技术等核心技术，适用于扶梯及类似的恒速变动负载工况的设 备，具有高节电率、高稳定性、高集成化、小型化的特征的高效节能控制装置。本装置能在扶梯正常恒速运行过程中，根据梯上乘客的多少(载荷的大小)自动 调节电机的输入电压和电流，使电机的输入功率与载荷的大小完全匹配，做到“所供即所
f^-yy TFn ο控制装置在有载荷(有乘客通过)时使扶梯勻速正常运行，并可随载荷的多少 (乘客的多少)调节扶梯电机的输入电压、电流，调节反应能力达0. 1秒级，系统无波动感; 实时做到载荷需求与输出功率的最佳柔性匹配，实现“所供即所需”的电能管理模式；达到 最佳柔性匹配，且扶梯的运行平稳，无波动感。电机完全空载状态下，实测节能率高达72%。无载荷(无乘客通过)时将扶梯的运行速度降低，扶梯切换至低速运行，实现低速 节能运行，提高节电效率。在有乘客要上梯时，将扶梯的运行速度提高到正常运行速度，进 入恒速运行节能。实现有载荷恒速运行节能、无载荷时降速节能，两种节能功能叠加，挖掘 扶梯及类似设备的节能效果极限。本技术克服了常规扶梯和节能型扶梯在有载荷(乘客通过)时正常恒速运行不节 电的缺陷，达到了有人恒速节能、无人低速节能双重的节能功能叠加，趋近此类设备的节能 极限。该设备有效提高扶梯类设备电机的功率因数，降低无功功率，减少电机发热量(降低 铁损、铜损)，延长该类设备电机使用寿命。目前，该设备已通过国家电梯质量监督检验中心测试，节能指标、易操作性能均不 低于或略高于国内外各种扶梯电机的控制装置，节能效果显著，电机空载工频恒速运行的 节电率高达72%。本技术填补了扶梯、传送带类恒速工况设备的节能盲区，国内外领先，成 本低。
图1扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备的结构框图图2是扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备的结构示意图图3是扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备的输出控制模块电原理图
具体实施方式
一种扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备，它结合变频技术原理，使用内建以 SVPWM(电压空间矢量)方法为基础的最佳节电运算模型的高性能DSP单元，将电机载荷 感应单元采集到的电机实时工况参数进行高速处理，计算出当前载荷下的最佳节电电压、 电流值及相位角，经过修正补偿运算后输出调制信号，驱动高性能的IGBT模块输出相应的 PWM电压波形驱动电机，形成内部闭环反馈的控制单元，实时做到载荷需求与输出功率的最 佳柔性匹配，在满足载荷输出要求的前提下，最大限度地节约电能。如图1、2所示的一种扶梯载荷全智能感应节电技术控制装置，其控制部分有由DSP模块连接外部控制接口，外部控制接口连接人体感应模块；DSP模块连接输出控制模块 和显示和控制单元模块；动力主回路为由三相电源连接整流模块，整流模块连接滤波模 块，滤波模块连接输出模块，输出模块连接扶梯电机；控制部分和动力主回路连接控制部 分的输出控制模块连接动力主回的整流模块，控制部分的输出控制模块连接动力主回的输 出模块；动力主回的输出模块和扶梯电机之间的电力连接线有电流传感器，电流传感器反 馈给控制部分的DSP模块。外部控制接口连接人体感应模块和各种外部控制接口。其中人体感应模块红外感应器GY-16A/18W/20W/86B整流模块100 200A/450V滤波模块电解电容1000uF 2000uF/1200V输出模块IGBT150A 300A/1200V输出控制模块SD PCB 001 005显示和控制模块:0PE PCB 001 005DSP 模块CPU PCB 001 005人体感应模块有两个，一个人体感应模块设置在扶梯的上部，一个人体感应模块 设置在扶梯的下部。图1是扶梯载荷全智能感应节电技术及控制装置电原理框图和电原理图表述了 其电路的结构、连接关系。图2是输出控制模块电原理图。节能实现原理高性能的DSP单元内建有以SVPWM(空间矢量电压法)为基础的最佳节电模型， 可将电机载荷感应单元采集到的电机实时工况参数进行进超高速处理，计算出当前载荷下 的最佳节电电压、电流值及相位角，经过修正补偿运算后输出调制信号，驱动高性能的IGBT 模块输出相应的PWM电压波形驱动电机，形成内部闭环反馈的控制单元，实时做到载荷需 求与输出功率的最佳柔性匹配，最大限度地挖掘电机节电潜力。各模块的功能及应用DSP技术是将高速运算器件应用于电力设备运行控制的新技术，利用运算器件的 高速运算性能(nS级)，大量处理所需数据，并快速给出运算结果，大大提高系统的数据处 理能力和反应速度，甚至能做到瞬间随动响应。DSP单元输出精度较高，通过IGBT模块输出 的PWM波形整合了电压型、电流型变频输出波形的全部优点，谐波小，全程实时节电，节电 效果显著。SVPWM技术是目前精确控制系统中广泛应用的电压空间矢量控制变频新技术，由 DSP模块进行电压空间矢量运算来调制IGBT功率模块输出的PWM波形，准确控制输出的电 压、电流波形和频率、功率，使所驱动的设备的运行精确度大大提高，且运算和响应速度更 快。变频技术在本系统中应用于主要的驱动电路的结构设计。本技术和设备结合常规 变频技术的主要结构模块，在DSP的控制下，实现对电源的“交-直-交”的节能控制输出 功能。所用的IGBT模块，即绝缘栅双极型功率管，兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的 优点，开关速度快、驱动功率小而饱和压降低、载流密度大，能较好实现高速逆变输出功能。[0048]电机载荷感应技术是应用先进的电机检测器件，采集电机载荷的变化和反馈信 息，再输入到DSP模块使用。TTA时域变换电流检测技术配合载荷感应技术，为检测采样提
供数字信号。光电感应技术用于扶梯长时间空置和加载感应检测，液晶显示和数字控制技术提 高操作的便利性。将该设备串接三相交流电源与扶梯的电机之间，再将人体感应器置于扶梯的入口 处，取感应信号给本设备。
权利要求一种扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备，其特征在于其控制部分有由DSP模块连接的外部控制接口，外部控制接口连接人体感应模块；DSP模块连接输出控制模块、显示和控制单元模块；动力主回路为由三相电源连接整流模块，整流模块连接滤波模块，滤波模块连接输出模块，输出模块连接扶梯电机；控制部分和动力主回路连接控制部分的输出控制模块连接动力主回的整流模块，控制部分的输出控制模块连接动力主回的输出模块；动力主回的输出模块和扶梯电机之间的电力连接线有电流传感器，电流传感器反馈给控制部分的DSP模块。
2.根据权利要求1所述的扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备，其特征在于人体 感应模块设置在扶梯的上下入口处。
3.根据权利要求1所述的扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备，其特征在于其中人体感应模块是红外感应器GY-16A/18W/20W/86B ；整流模块参数100 200A/450V ；滤波模块中电解电容IOOOuF 2000uF/1200V ；输出模块是IGBT 150A 300A/1200V ；输出控制模块是SD PCB 001 005 ；显示和控制模块是:0PE PCB 001 005 ；DSP 模块是CPU PCB 001 005。
专利摘要一种扶梯载荷全智能感应节电技术控制设备，控制部分有由DSP模块连接外部控制接口，外部控制接口连接人体感应模块；DSP模块连接输出控制模块和显示和控制单元模块；动力主回路为由三相电源连接整流模块，整流模块连接滤波模块，滤波模块连接输出模块，输出模块连接扶梯电机；控制部分和动力主回路连接控制部分的输出控制模块连接动力主回的整流模块，控制部分的输出控制模块连接动力主回的输出模块；动力主回的输出模块和扶梯电机之间的电力连接线有电流传感器，电流传感器反馈给控制部分的DSP模块。该设备有效提高扶梯类设备电机的功率因数，降低无功功率，减少电机发热量(降低铁损、铜损)，延长该类设备电机使用寿命。
文档编号B66B25/00GK201619937SQ20092025190
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者俞宁, 张兆龙, 李湃, 王云亮 申请人:天津雅马达节能技术有限公司