一种旁路变频自动扶梯或自动人行道限流开环运行方法与流程

本发明属于扶梯驱动控制，具体是一种旁路变频自动扶梯或自动人行道限流开环运行方法。

背景技术：

1、由于扶梯上使用的变频控制，电机在调速时基本上处于无人的状态，扶梯对于调速过程中的舒适感要求不高，为降低成本，扶梯的变频控制一般采用无速度传感器的开环控制方式。目前无论系统是全变频还是旁路变频，开环运行方式一般为v/f控制或开环矢量控制。

2、vf控制的开环控制方法的启动力矩较低，不适合于带负载启动；由于变频扶梯的特点，扶梯在加减速过程中基本上是处于无人的状态，此时的负载一般较小，而对于全变频扶梯来说，变频器的配置是按电机功率进行1:1等比配置的，扶梯在这种情况下的空载启制动，变频器均有足够的余量而不至于出现无法启动的问题。然而在旁路变频扶梯的模式下，变频器仅用于自动扶梯或自动人行道启动的加速过程、切换到低速的减速过程及低速待机时的匀速运行过程，这些过程均是无乘客在扶梯上，因此往往会将变频器的配置放得很小，变频器的配置功率甚至只有电机功率的1/2或者1/3，再加上扶梯在启动过程中各种情况较为复杂，对于这种小变频器驱动大电机的情况，恒压频比(vf)控制往往会因输出力矩不足而无法使扶梯启动或制动，但由于是无速度传感器的开环控制，此时这种控制方式会继续向设定方向进行加速或减速，最终导致转差率过大而产生过流故障，严重时甚至因电流过大而损坏变频器。

3、开环矢量控制方式虽然能够提高变频器的启动力矩，但其具有对电机的参数敏感，鲁棒性差等缺点。为了获得最佳控制性能，需要精确辨识电机参数。一种辨识方法是离线旋转辨识，需要将电机和负载脱开，以便进行旋转参数辨识，由于扶梯的工况，没有办法脱载进行参数辨识；另一种方式是静态辨识，但该种方式的算法复杂，需要较高性能的微处理器才能完成，这种方式提高了硬件成本，另一方面，扶梯本身的使用环境变化大，电机参数会随着环境温度变化、时间变化而发生改变，静态辨识本身为前沿技术，目前并没有成熟的算法供扶梯这种复杂场景应用，软件开发成本也比较高。

4、基于此，本发明提供了一种旁路变频自动扶梯或自动人行道限流开环运行方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种旁路变频自动扶梯或自动人行道限流开环运行方法。本发明的目的在于针对旁路变频自动扶梯或人行道的启动、制动和低速匀速运行过程，提供一种可以在变频器配置变低的情况下，仍然能够保证扶梯具有足够的启制动力矩，能够根据电机当前的运行频率情况，自动适应其转差率状况，保证电机能够以足够的加速力矩加速至额定频率，或者以足够的减速力矩将扶梯减速至待机模式。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种旁路变频自动扶梯或自动人行道限流开环运行方法，包括：

4、将自动扶梯或自动人行道标记为控制目标，定义所述控制目标的运行过程，所述运行过程包括加速过程、减速过程和匀速过程；变频器应用于运动过程中；在变频运行过程中，电机采用无速度传感器的开环运行，包含输出电压调节模块及输出频率调节模块，所述电压调节模块及输出频率调节模块按照所处的运行过程进行控制调整。

5、进一步地，在加速到额定速时切换到市电供电运行。

6、进一步地，处于各运行过程下的电压调节模块及输出频率调节模块的调整方法包括：

7、当运行过程处于加速过程时：

8、输出电压调节模块，设置电流限icset作为变频器的输出电流设置值，将所述电流限icset与电动机的反馈电流if进行比较，形成电流闭环控制系统，当反馈电流if小于icset时，增大变频器的输出电压vout，电机的电流升高；反之，则减小变频器的输出电压vout，电机的电流减小；直到电机的电流运行在设置电流限icset预设区间之内，预设区间为根据本领域常识进行设置的，保障其运行在设置电流限icset附近。

9、输出频率调节模块，设置压频比阀值vfset，当变频器的输出电压vout与当前输出频率fout的比值vfnow大于vfset时，按预设的加速斜率增加变频器的输出频率fout，反之，则根据vfnow小于vfset的幅度，降低fout的加速斜率，甚至改变斜率的正负号，即减小当前输出频率。

10、当运行过程处于减速过程时：

11、输出电压调节模块，设置电流限icset作为变频器的输出电流设置值，将所述电流限icset与电动机的反馈电流if进行比较，形成电流闭环控制系统，当反馈电流if小于icset时，增大变频器的输出电压vout，电机的电流升高；反之，则减小变频器的输出电压vout，电机的电流减小；直到电机的电流运行在设置电流限icset预设区间之内，预设区间为根据本领域常识进行设置的，保障其运行在设置电流限icset附近。

12、输出频率调节模块，设置压频比阀值vfset，当变频器的输出电压vout与当前输出频率fout的比值vfnow小于vfset时，按预设的加速斜率减小变频器的输出频率fout，反之，则根据vfnow大于vfset的幅度，降低fout的减速斜率，甚至改变斜率的正负号，即增加当前输出频率。

13、当运行过程处于匀速时：

14、输出频率调节模块，变频器的输出频率fout固定为当前匀速运行时的设定频率；

15、输出电压调节模块，设置匀速运行时的压频比vfset1，变频器的输出电压vout为输出频率fout与压频比vfset1的乘积。

16、进一步地，电流限icset小于变频器igbt模块额定电流值ic。

17、进一步地，icset＝v×ic，其中0.9≤v≤0.98。

18、进一步地，反馈电流if按下述公式折算的三相电流值：

19、

20、其中iu、iv、iw分别为变频器输出的三相电流值。

21、进一步地，压频比阀值vfset按下述公式计算：

22、

23、其中：irate为电机额定电流，vrate为电机额定电压，frate为电机额定频率，k为系数，取值为0.7～1之间。

24、进一步地，当不能以预设的加减速斜率改变变频器的输出频率fout时，则根据vfnow小于(或大于)vfset的幅度，调整加减速斜率甚至改变斜率的正负号，该策略可以采用分段函数或者按上述原则设计特定函数实现；

25、分段函数或特定函数为通过人工的方式进行模拟设置。

26、进一步地，压频比vfset1按电机额定电压vrate与额定频率frate的比值vfrate的0.5～1之间设置。

27、进一步地，压频比均考虑了定子压降后的压频比：

28、vfnow＝(vout–rs*icset)/fout

29、其中rs为定子电阻。

30、进一步地，定子电阻的测量方法包括：

31、直流测试：输出频率调节模块的fout固定为0，利用输出电压调节模块，将变频器输出电流稳定在设置值iset处，记录此时变频器的输出电压值vout，获得一组直流测试数据(iset，vout)；

32、分别进行两次不同电流值iset1、iset2的直流测试，得到两组测试值(iset1，vout1)，(iset2，vout2)，则定子电阻rs的计算公式如下：

33、rs＝(vout2–vout1)/(iset2–iset1)。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、利用简单的控制算法，实现了电机的电压及频率的控制，该控制方法在扶梯整个加速和减速过程中始终保持最大的运行电流，同时根据当前的压频比情况，实时地调节输出频率，这种在速度变化过程中的恒电流、变频率的控制，能够保证在小功率变频器驱动大电机的情况下，在加减速过程中获得最大的运行力矩，实现扶梯的正常启动和停车。同时在扶梯低速待机的时候，将变频器电流控制在一个合适的范围内，保证扶梯正常低速运行而变频器不会因为长时间电流过大而发热。