CN108609470B - 人移动输送机系统 - Google Patents

Abstract

本公开描述了一种配置用于运送人的人移动输送机系统。该人移动输送机系统包括人移动输送机、配置用于人移动输送机的电机、配置用于驱动电机的逆变器单元以及用于监控电机的当前负载的装置。人移动输送机系统配置成响应于当前负载的改变在正常操作期间调节逆变器单元输出的电压的大小。

Description

人移动输送机系统

技术领域

本公开涉及配置用于运送人的人移动输送机，更具体地涉及改进这种输送机的能量效率。

背景技术

当前，各种类型的动人输送机用于运送人。例如，自动扶梯可广泛地用在多层公共空间中。例如，自动走道，即自动人行道，广泛用在机场。

人移动输送机系统可消耗大量功率，希望尝试最小化能量消耗。例如，当没有人使用输送机时，可将人移动输送机设定为低速备用模式(或输送机甚至可以停止)。如此，可以改进输送机系统的能量效率。然而，希望能够进一步优化能量消耗。

发明内容

本公开的目的是提供一种人移动输送机系统和一种用于这种系统的方法，以解决上述问题。该目的通过一种输送机系统和一种方法来实现。

可以通过响应于致动人移动输送机的电机的负载水平来准备供给到电机的电压大小而改进人移动输送机系统的能量效率。在正常操作期间 (即，当输送机处于稳定状态，并在其额定速度下运行时)，可以基于负载水平调节控制电机的逆变器单元的输出电压的大小。当逆变器单元检测到电机以低负载运行时，逆变器单元可减小其输出电压的大小，以降低功率消耗。例如，负载水平可以从电机的电流、功率或扭矩近似出。由于通过使用逆变器单元可以确定这些量的测量值或估算值，所以用于改进能量效率的上述方法可以在没有额外硬件投入的情况下完成。在较高负载下，如果负载超过设定重负载极限，则可以绕开逆变器单元，重负载下的能量效率可以进一步增加。

在根据本公开的输送机系统下，输送机可总在高效率下操作。在没有额外传感器和没有牺牲乘客输送量的情况下实现进一步能量节省。

附图说明

在下面，通过参考附图借助优选实施例更详细地描述本发明，附图中：

图1示出常规自动扶梯的能量效率的示意图；

图2示出根据本公开的人移动输送机系统的一个实施例的示意图；

图3示出根据本公开的人移动输送机系统的另一实施例的示例性运行的简化图；

图4示出根据本公开的人移动输送机系统的实施例的示例性框图。

具体实施方式

本公开描述了用于运送人的人移动输送机系统。输送机系统包括人移动输送机、配置用于移动输送机的电机以及配置用于驱动电机的逆变器单元。例如，人移动输送机可以是自动扶梯(即活动阶梯)或自动走道(即活动人行道、电动步道)。例如，自动走道可以是水平的或倾斜的活动坡道。

在本公开的背景下，逆变器单元和电机可以是多相器件。例如，逆变器可以是三相逆变器，电机是三相电机。由此，术语“逆变器输出”可指代包括多个输出线的多相输出。例如，逆变器输出可以是三相输出。以类似方式，“电机输入”可包括电机的多个输入相线。关于这点，术语“输出电压”可指代由逆变器的多相电压。由此，输出电压的“大小”和“水平”可指代由逆变器的输出相的交流相电压形成的电压矢量的幅度。

在常规人移动输送机系统中，可以通过使用乘客检测器单元来改进能量效率，乘客检测器单元用于检测何时乘客在输送机上。例如，乘客检测器可以是光束传感器的形式。基于该信息，输送机可以设定为备用模式（输送机以低速运行或停止）或正常操作模式（输送机以其额定速度运行）。例如，如果在一设定时限内没有检测到乘客，则输送机可以设定为备用模式。当检测到乘客时，那么输送机可以加速至正常操作模式的额外速度。在加速期间，输出电压的大小响应于电机旋转速度的增加而增加。然而，当达到额定速度且输送机系统设定为正常操作模式时，输出电压的水平固定为额定电压。由此，在正常操作模式中，输出电压的水平维持在额定电压，而不管乘客数量如何。结果，当总是给电机提供最大负载量时，能量效率可能在轻负载下较差。

图1示出常规自动扶梯的能量效率的示意图。在图1中，自动扶梯的操作区域以区域11显示。在操作区域11内，处于空负载的操作区域显示为较小区域12。图1示出在较低功率水平下，效率较低。在图1中，仅在相对高功率水平时（即功率高于额定功率P_n的56％时）取得高效率。

为了改进正常操作期间的能量效率，可以监控电机的当前负载，可以响应于当前负载的改变来调节逆变器的电压大小。因此，根据本公开的人移动输送机系统可包括用于监控电机的当前负载的装置。当前负载水平的估算值可以各种方式形成。例如，人移动输送机系统可以配置成基于逆变器单元的输出电流确定当前负载的表示。电流本身可以用作负载水平的表示。替代地，人移动输送机系统可以配置用于计算电机的功率或扭矩的估算值，并基于功率或扭矩形成当前负载的表示。在根据本公开的人移动输送机系统中，所有这些量可以在逆变器的情况下确定，而上述常规输送机系统总是需要额外传感器(比如光束传感器)来计数乘客以确定负载水平。

在正常操作期间(即在正常操作模式中)，根据本公开的人移动输送机系统可以配置成响应于当前负载的改变来调节逆变器的电压大小。逆变器的输出电压的大小与当前负载之间的关系可以是单调函数的形式。例如，逆变器的输出电压的水平可以作为增加的负载的逐步增加函数(stepwisely increasing function)来改变。图2示出根据本公开的人移动输送机系统的一个实施例的示意图。在图2中，示出三个能量效率曲线A、B和C。每个曲线代表不同输出电压水平下的能量效率。曲线A代表额定输出电压的 50％的输出电压水平下的能量效率；曲线B代表额定输出电压的80％的输出电压水平下的能量效率；以及曲线C代表额定输出电压的100％的输出电压水平下的能量效率。

为了最大化能量效率，希望在曲线的交点处从一个效率曲线改变到另一个。根据本公开的输送机系统可以配置成当负载超过设定水平时，从一个输出电压水平改变到另一个，设定水平表示交点。在图2中，用于在曲线A和B之间改变的点位于额定功率P_n的33％处。用于改变曲线B和C 的点在额定功率的56％处。能量效率曲线D(以粗体虚线示出)代表在图2中得到的能量效率。在图2的输送机系统的整个操作区域21中，能量效率曲线D位于高效率区域中。即使在空负载(显示为区域22)下，能量效率仍保持在高效率区域。尽管图2示出输出电压的三个水平，但是任何多个输出电压水平可用在根据本公开的人移动输送机系统中。

人移动输送机系统还可配置用于调节逆变器单元输出电压的大小，使得大小的改变与当前负载的改变成比例。换言之，负载水平的增加或减小可分别导致输出电压大小的成比例的增加或减小。

图3示出根据本公开的人移动输送机系统的另一实施例的示例运行的简化图。在图3中，顶部附图示出作为时间函数的输送机的速度(频率的形式)；中间附图示出作为时间函数的输送机的负载；以及底部附图示出作为时间函数的电机的电压。所有三个附图处于相同时间比例。

一开始，输送机在图3中处于备用模式。操作速度为备用速度，其显著低于全速(例如，可以是输送机的额定速度)。

在图3的时刻A，检测到乘客，输送机开始加速，负载增加。在时刻 B，输送机达到全速，并进入其正常操作模式。在正常操作模式，逆变器单元的输出电压的水平配置成响应于输送机的负载。例如，在图3的时刻 C，随着负载开始下降，输出电压的大小相应地减小。在时刻D和E之间，负载再次增加，输出电压的大小增加。

为了进一步改进能量效率，根据本公开的人移动输送机系统可配置用于绕开逆变器单元，并在负载较重时用供给逆变器单元的电力网直接供给电机。如此，可以消除由逆变器单元本身导致的功率损失。例如，输送机系统可进一步包括切换装置，用于选择性地将电机的输入连接到逆变器的输出(即连接逆变器模式)或电力网(即连接电网模式)，并可配置成当监控的当前负载超过设定极限时将电机输入连接到电力网。为了能够在连接逆变器模式和连接电网模式之间平稳地切换，输送机系统可进一步包括同步装置，用于同步逆变器单元的输出电压至电力网的电压。

在图3中，在时刻E，负载水平超过设定极限(显示为“重负载”)。电机从逆变器单元脱离，并直接联接到电网。在图3的底部附图中，连接电网模式以粗虚线示出。一旦负载再次减小至设定极限之下，则电机可从电网脱离，并联接至逆变器单元的输出。这发生在图3的时刻F。

根据本发明的人移动输送机系统可以各种方式实施。图4示出根据本公开的人移动输送机系统的实施例的示例性框图。在图4中，逆变器单元 41配置用于控制电机42。电机42致动输送机系统的人移动输送机(图4 未示出)。例如，输送机可以是自动扶梯或自动走道。在图4中，逆变器单元41由电力网43供电。逆变器单元41包括用于测量逆变器单元41的输出电流的电流传感器41.1。逆变器单元41还包括同步装置41.2，用于同步逆变器单元的输出电压至电力网43的电压。图4的输送机系统还包括乘客检测器44、控制单元45以及接触器单元46.1和46.2，接触器单元作为切换装置来选择性地将电机42的输入连接到逆变器单元41的输出或电力网43。

在图4中，一旦乘客接近输送机，则乘客检测器44(可以是光束传感器或其它接近传感器的形式)发送检测信号(图4的S1)给控制单元45。然后，控制单元45可启动逆变器单元41(通过使用图4的S2)，以使输送机从备用速度加速至全速。

在正常操作期间，图4的逆变器单元41可以配置成响应于当前负载的改变来调节其输出电压的大小。电流传感器41.1可充当用于监控电机的当前负载的装置。人移动输送机系统可配置成直接基于输出电流确定当前负载的表示。替代地，输送机系统可配置用于计算电机42的功率或扭矩的估算值，并基于功率或扭矩形成当前负载的表示。例如，功率或扭矩的估算值可以在逆变器单元41上计算。

逆变器单元41的输出电压大小和当前负载之间的关系可以是单调函数的形式。例如，逆变器单元41的输出电压的水平可以逐步改变，如图2所述。替代地，逆变器单元41可以配置用于调节其输出电压的大小，使得输出电压大小的改变与当前负载的改变成比例。

图4的输送机系统配置用于在正常操作期间当监控的当前负载超过设定极限时直接将电机42连接到电力网43。逆变器单元41可给控制单元45提供关于当前负载的信息。逆变器单元41可发送指示已超过设定负载极限的指示信号(图4的S4)。一旦负载超过设定极限，则控制单元45可控制接触器单元46.1和46.2(利用图4的信号S5和S6)，以从逆变器单元41的输出分离电机42，并将电机直接附接至电力网43。

当逆变器单元41使用其同步装置41.2同步其输出电压至电网电压时，连接电网模式和连接逆变器模式之间的过渡可以平稳地执行。例如，同步装置41.2可包括PLL(锁相环路)，以检测并锁定电网43的电压的相位和频率。

在上述实施例中，逆变器单元41确定负载，调节其输出电压的大小，并产生指示何时从连接逆变器模式改变到连接电网模式的信号。然而，控制单元45可交替地执行这些功能。控制单元45可从逆变器单元41接收与当前输出电流(还可能有输出电压)有关的信息，并基于该信息确定当前负载。然后，控制单元45可基于当前负载控制逆变器单元41的输出电压的大小，并在负载超过设定极限时控制接触器单元46.1和46.2从连接逆变器模式改变至连接电网模式。

如果根据本公开的人移动输送机是上升自动扶梯，即设定为从较低高度位(height potential)运送人到较高高度位的自动扶梯，则逆变器可包括将逆变器连接到电力网的被动整流桥，因为能量流总可从电网导向电机。然而，如果自动扶梯是下降自动扶梯，即设定为从较高高度位运送人到较低高度位，则自动扶梯上的负载(即乘客)可具有增加下降自动扶梯的速度的趋势。为了能够维持额定速度的速度，有必要使用再生模式的电机。当电机用在再生模式中，则其充当发生器，功率从电机流向逆变器。因此，在下降自动扶梯的情况下，希望在逆变器中使用主动整流桥，以能够将能量返回供给到电力网。

对本领域技术人员来说，显然地，创造性理念可以各种方式实施。本发明及其实施例不限于上述示例，但是可以在权利要求的范围内改变。

Claims (10)

1.一种配置用于运送人的人移动输送机系统，其中，人移动输送机系统包括：

人移动输送机；

电机，配置用于移动输送机；

逆变器单元，配置用于驱动电机；

其特征在于，

人移动输送机系统还包括用于监控电机的当前负载的装置；

电流传感器充当用于监控电机的当前负载的装置；

逆变器单元配置成响应于当前负载的改变来在正常操作期间调节逆变器单元输出的电压的大小；

还包括多个能量效率曲线，每个曲线代表不同输出电压水平下的能量效率，能量效率曲线横坐标是功率，纵坐标是效率，通过在曲线的交点处从一个效率曲线改变到另一个效率曲线以获得最大化能量效率。

2.如权利要求1所述的人移动输送机系统，其中，人移动输送机是自动扶梯或自动走道。

3.如权利要求1或2所述的人移动输送机系统，其特征在于，逆变器单元的输出电压的大小和当前负载之间的关系是单调函数的形式。

4.如权利要求3所述的人移动输送机系统，其特征在于，人移动输送机系统配置成调节逆变器单元的输出电压的大小，使得大小的改变与当前负载的改变成比例。

5.如权利要求1或2所述的人移动输送机系统，其特征在于，人移动输送机系统配置成基于输出电流确定当前负载的表示。

6.如权利要求1所述的人移动输送机系统，其特征在于，人移动输送机系统配置成：

计算电机的功率或扭矩的估算值；

基于功率或扭矩形成当前负载的表示。

7.如权利要求1或2所述的人移动输送机系统，其特征在于，人移动输送机系统还包括：

切换装置，用于选择性地将电机的输入连接到逆变器单元的输出或电力网；

其中，人移动输送机系统配置成当监控的当前负载超过设定极限时将电机输入连接到电力网。

8.如权利要求7所述的人移动输送机系统，其特征在于，人移动输送机系统还包括：

同步装置，用于将逆变器单元的输出电压同步至电力网的电压。

9.如权利要求2所述的人移动输送机系统，其中，人移动输送机是设定为将人从较低高度位运输到较高高度位的自动扶梯。

10.一种用于提高配置用于运送人的人移动输送机系统的能量效率的方法，其中，人移动输送机系统包括：

人移动输送机；

电机，配置用于移动输送机；

逆变器单元，配置用于驱动电机；

还包括多个能量效率曲线，每个曲线代表不同输出电压水平下的能量效率，能量效率曲线横坐标是功率，纵坐标是效率，通过在曲线的交点处从一个效率曲线改变到另一个效率曲线以获得最大化能量效率；

其特征在于，所述方法包括：

监控电机的当前负载；电流传感器充当用于监控电机的当前负载的装置；

逆变器单元配置成响应于当前负载的改变来在正常操作期间调节逆变器单元输出的电压的大小。

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