本發(fā)明的目的是一種如權利要求1的前序部分所定義的輸送機系統(tǒng)，以及一種如權利要求7所定義的、用于控制輸送機系統(tǒng)中的功率的方法。

背景技術：

在輸送機系統(tǒng)中，提供功率給馬達用于移動輸送機。例如，在自動扶梯系統(tǒng)中，一般通過用諸如接觸器的機械開關直接將馬達的各相(phases)連接到電力網絡中而發(fā)生提供給馬達的功率供給(power supply)。

還可以經由變頻器向輸送機系統(tǒng)的馬達(motor)配置功率供給。在該情況下，當負載小時，可以通過變頻器將輸送機使用在降低的速度中，并且當負載上升時，可以直接從電力網絡中配置功率供給，例如通過將馬達的相直接連接到電力網絡上。例如，公開文件US 4748394中公開了該類型的結構。

前述類型的結構存在問題。如果輸送機的控制能在輸送機的運行期間改變速度，則為了安全的原因，必須監(jiān)控輸送機的移動，因為在運行的過程中的速度改變可能導致危險情況。例如，自動扶梯的速度的突然改變可能導致乘客摔倒。例如當使用變頻器調節(jié)輸送機的速度時，前述類型的危險情況是可能的。以不同的速度使用輸送機通常需要利用兩個不同的傳感器測量速度。此外，需要在危險情況下停止輸送機的運行的安全結構。

在以降低的速度運行的輸送機系統(tǒng)的馬達可以被直接連接到電力網絡之前，必須首先提高輸送機的速度，以便可以將變頻器的供給電壓的頻率和相位與該網絡同步。輸送機的速度調節(jié)以及變頻器的供給電壓的同步需要非常復雜的控制邏輯。此外，在馬達的低負載過程中可以將輸送機的速度提高到同步速度，則一定可以以某種方式預測輸送機的負載的變化。為此原因，例如，關于自動扶梯系統(tǒng)或自動人行道系統(tǒng)，通常必須將預測輸送機的客流量的不同傳感器安裝到乘客的到達路徑上。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于解決前述問題以及下面本發(fā)明的說明書中公開的問題。本發(fā)明公開了一種輸送機系統(tǒng)，其中，使用比現有技術更少的部件執(zhí)行功率控制。還使用比現有技術更簡單的控制邏輯執(zhí)行功率控制。

通過權利要求1的特征部分所公開的內容描述了根據本發(fā)明的輸送機系統(tǒng)的特征。通過權利要求7的特征部分所公開的內容描述了根據本發(fā)明的用于控制輸送機系統(tǒng)中的功率的方法。通過其它權利要求中公開的內容描述了本發(fā)明的其它特征。在本申請的說明書部分還討論了某些發(fā)明實施例。也可以與上文所陳述的權利要求不同地定義本申請的發(fā)明內容。該發(fā)明內容還可以包括多個獨立的發(fā)明，特別是根據表達或隱性子任務，或者在從優(yōu)點或所獲得的優(yōu)點的類別的角度考慮本發(fā)明的情況下。在該情況下，從獨立的發(fā)明概念的角度，包含在以上權利要求中的某些特征可以是多余的。

本發(fā)明中所提到的輸送機系統(tǒng)可以是，例如自動扶梯系統(tǒng)、自動人行道系統(tǒng)或輸送帶系統(tǒng)。在根據本發(fā)明的類型的輸送機系統(tǒng)中，負載(諸如乘客、物品或原材料)沿著輸送機的移動路徑被移動。

在根據本發(fā)明的一個輸送機系統(tǒng)中，輸送機具有兩個運行模式，空閑模式和重負載模式，基于負載的存在的識別判定這些運行模式。

在本發(fā)明的一個實施例中，在空閑模式中，經由轉換器配置馬達的功率供給，并且在已經判定了重負載模式之后，該馬達的各相立即通過轉換器的分路開關直接連接到交流電源。

在本發(fā)明的一個實施例中，在馬達關閉(braking)的過程中，通過轉換器的分路開關的控制，移動該輸送機的電馬達被直接連接到電力網絡上。

根據本發(fā)明的、移動輸送機的電馬達可以是例如感應馬達，諸如鼠籠式馬達。

根據本發(fā)明的交流電源可以是，例如電力網絡，或例如交流電發(fā)電機。

在本發(fā)明的一個實施例中，利用鎖相環(huán)，直接根據交流電源的電壓判定馬達橋的輸出電壓的頻率和相位。

在本發(fā)明的一個實施例中，根據轉換器的電參數判定輸送機的負載，例如，根據馬達的供給功率或根據整流橋的電流。

在根據本發(fā)明的一個輸送機系統(tǒng)中，利用光電單元執(zhí)行負載的存在的識別，該光電單元被安裝在輸送機的移動路徑上。

在本發(fā)明的一個實施例中，與轉換器的整流橋相關聯地安裝交流電源的電流的諧波的濾波。

根據本發(fā)明的轉換器的固態(tài)開關可以是，例如，IGBT晶體管、MOSFET晶體管或半導體閘流管。

根據本發(fā)明的轉換器的分路開關可以是，例如，繼電器或接觸器，或者它們也可以是固態(tài)開關。

根據本發(fā)明的輸送機系統(tǒng)包括輸送機的負載的存在的識別。該輸送機系統(tǒng)還包括用于移動該輸送機的電馬達，以及用于在該輸送機系統(tǒng)的電馬達和交流電源之間提供功率的功率供給設備。該功率供給設備包括轉換器，其包括連接到該交流電源的整流橋以及連接到該電馬達的馬達橋。該輸送機系統(tǒng)還包括用于判定該交流電源的電壓的裝置。該馬達橋的輸出電壓被使得具有基本固定的頻率，以便直接基于所判定的該交流電源的電壓的頻率和相位，利用轉換器控制來調整該馬達橋的輸出電壓的頻率和相位。在該情況下，該馬達橋的輸出電壓在輸送機的運行期間與該交流電源的電壓同步，在該情況下，可以通過控制該轉換器的分路開關，單純地基于該輸送機的負載，將該電馬達直接連接到該交流電源。

在本發(fā)明的一個實施例中，利用轉換器控制，直接基于所判定的該交流電源的電壓的頻率和相位，調整該馬達橋的輸出電壓的頻率和相位，而不用該輸送機的移動的判定。在該情況下，部件變得更少，移動的調節(jié)變得更簡單，而且系統(tǒng)的可靠性和安全性提高。

根據本發(fā)明，因為該馬達橋的輸出電壓的頻率和相位在該輸送機的運行過程中基本不改變，并且該輸送機的速度在分路開關控制之前不根據負載而改變，所以該轉換器的分路開關可以在輸送機的負載增加時立即被控制，而且不需要利用獨立的測量傳感器預測輸送機的負載的增加，該傳感器被用在傳統(tǒng)輸送機系統(tǒng)中用于預測運輸流量的增長。根據本發(fā)明，例如，可以利用安裝到該輸送機的移動路徑上的簡單光電單元來判定負載的增長。

當使用例如鼠籠式馬達作為輸送機的馬達時，根據本發(fā)明，可以通過提高馬達橋在各階段(stage)中的輸出電壓的幅度來啟動該輸送機，在該情況下，輸送機以被控制的方式加速到輕負載的速度。對比于現有技術的解決方案，這降低了馬達和交流電源兩者中的開關電流峰值，在現有技術方案中，電馬達例如使用接觸器被直接連接到電力網絡中。

當根據本發(fā)明，直接基于交流電源的頻率調整轉換器的馬達橋的輸出電壓的頻率時，可以執(zhí)行該轉換器控制，使得在交流電源的固定頻率以外，沒有旋轉電壓矢量在電馬達中產生。在該情況下，在該輸送機系統(tǒng)中，不需要兩個獨立的移動測量傳感器，也不需要以與傳統(tǒng)輸送機系統(tǒng)相同的方式監(jiān)控輸送機的移動，該傳統(tǒng)輸送機系統(tǒng)可以通過變頻器被調節(jié)。

在本發(fā)明的一個實施例中，基于該輸送機的負載的存在的識別，判定該輸送機的負載，并且，基于所判定的輸送機的負載來調整該馬達橋的輸出電壓的幅度。當基于該輸送機的負載調整該馬達橋的輸出電壓的幅度時，可以根據移動該輸送機的電馬達的負載來改變該幅度。輸送機的負載小時，電馬達的功率需要也小，并且，在該情況下，該馬達橋的供給電壓的大幅度產生不必要的馬達的大激勵電流。另一方面，激勵電流的增長增加了馬達的功率損耗，例如，以旋渦電流損耗的形式。通過降低供給電壓的幅度，可以降低馬達在小負載期間的功率損耗，這一方面節(jié)約了能源，另一方面也降低了馬達的發(fā)熱。

在本發(fā)明的一個實施例中，該功率供給設備包括開關結構，其包括該轉換器的至少一個可控分路開關，被安裝在該交流電源與該電馬達之間，并且，通過前述分路開關的控制，該電馬達被安裝為連接到該交流電源上。當該轉換器被旁路、并且在輸送機的大負載期間從交流電源直接提供電馬達所需要的功率時，可以針對更小的電流處理能力和功率處理能力來調整所述轉換器的尺寸。空閑時，該輸送機的功率需求主要包括僅僅移動的摩擦力損耗，并且在該情況下的功率需求通常僅為滿負載的功率需求的5％。在該情況下，用于空閑或用于大大小于滿負載的負載的轉換器尺寸也大大降低了該轉換器的主要電路的尺寸。

用二極管實現的整流橋可以被用作該轉換器的整流橋。另一方面，三個轉換開關的開關結構可以被用作該馬達橋，該開關結構的類型通常被用在例如變頻器中。

附圖說明

下面，將參照附圖，通過實施例的幾個示例更詳細地描述本發(fā)明，其中，

圖1表示現有技術的自動扶梯系統(tǒng)。

圖2表示根據本發(fā)明的輸送機系統(tǒng)的功率供給設備。

圖3以方框圖表示根據本發(fā)明的轉換器控制。

圖4以方框圖表示根據本發(fā)明的第二轉換器控制。

圖5表示根據本發(fā)明的、作為輸送機系統(tǒng)的負載的函數的馬達橋的輸出電壓的幅度。

圖6表示在現有技術的輸送機系統(tǒng)中，作為時間的函數的變頻器的輸出電壓的頻率。

具體實施方式

圖1表示現有技術的自動扶梯系統(tǒng)。在根據圖1的運行情況中，自動扶梯被配置為沿箭頭方向將到達的乘客16移動到上方出口的高度水平。自動扶梯系統(tǒng)包括驅動該自動扶梯的電馬達4。馬達被連接來將機械力傳送給自動扶梯的臺階，并且使用馬達將臺階沿著自動扶梯的移動路徑移動。在電馬達和電力網絡6之間的功率供給通過功率供給設備3而發(fā)生。功率供給設備包括調整自動扶梯速度的變頻器。當自動扶梯的負載小時，以受限定的速度使用該自動扶梯。當檢測到自動扶梯的負載已提高時，加速自動扶梯的速度，并且當速度已增加足夠時，將變頻器的輸出電壓的頻率和相位與電力網絡6的電壓的頻率和相位同步，接著，使用獨立的接觸器將電馬達4直接連接到電力網絡上。安裝帶有大負載的自動扶梯的功率供給，使其直接從電力網絡6發(fā)生。在該情況下，針對根據小負載的小馬達電流來形成變頻器的尺寸，而在重負載過程中不可能使用變頻器進行功率供給。

為了自動扶梯有時間加速到重負載的速度，以及，為了在自動扶梯的負載已增加太多之前變頻器的輸出電壓也有時間與網絡電壓6同步，必須可以能夠預測自動扶梯的負載。為此原因，在乘客的到達路徑旁安裝獨立的移動測量傳感器1。這些類型的移動測量傳感器可以是例如使用聲音或電磁測量信號的發(fā)射器/接收器對。此外，為了安全的原因，將光電單元的至少一個發(fā)射器/接收器對2安裝到自動扶梯的移動路徑上，從而當乘客穿過時，發(fā)射器/接收器對之間的控制束(beam)被切斷。

流速計17被關聯到與馬達4的轉子關聯的牽引摩擦力上，該流速計17被用作變頻器的速度調整中的速度反饋。因為在自動扶梯的運行過程中也可以使用變頻器改變速度，因此，為了安全的原因，必須監(jiān)控自動扶梯的速度。為此原因，執(zhí)行自動扶梯速度的兩路監(jiān)控的兩個獨立的流速計被連接到該馬達上。在該情況下，如果自動扶梯的速度偏離設定速度超出所允許的范圍，或者，相應地，如果速度的獨立測量值彼此偏離，則推斷發(fā)生了錯誤情況，并停止自動扶梯的運行。

如果自動扶梯的運行方向被改變，從而開始將乘客從較高的入口高度水平向較低的出口高度水平移動，則驅動自動扶梯的馬達開始關閉(brake)連接到網絡中的功率。在利用接觸器關閉馬達的過程中，自動扶梯的馬達被直接連接到電力網絡中。

根據本發(fā)明的自動扶梯系統(tǒng)與圖1中所表示的系統(tǒng)的不同點在于，在自動扶梯的負載本質上較小的情況下，馬達4的功率供給通過轉換器(inverter)而不是通過變頻器發(fā)生，直接基于電力網絡6的電壓的頻率和相位，使用轉換器控制10調整該轉換器的輸出電壓的頻率和相位。在該情況下，在輸送機的運行過程中，輸出電壓的頻率和相位始終與網絡電壓同步，并且頻率基本固定。由于該同步，馬達的供給頻率也固定，而且，由于該原因，在自動扶梯的負載已經超過設定的限定值之后，馬達可以立即被直接連接到網絡電壓上。因為移動自動扶梯的馬達的供給頻率不能夠在根據本發(fā)明的功率控制中被調節(jié)，所以，不需要預測自動扶梯的負載上的改變，而且根據本發(fā)明的自動扶梯系統(tǒng)也不需要包括圖1中所示的獨立的移動測量傳感器1?？梢詢H使用例如安裝到自動扶梯的移動路徑上的光電單元2來判定根據本發(fā)明的自動扶梯系統(tǒng)中的自動扶梯的負載，該光電單元2識別自動扶梯的負載的存在。

自動扶梯的負載的判定可以在根據本發(fā)明的自動扶梯系統(tǒng)中發(fā)生，例如，使得利用光電單元2測量在一定時間段中沿著自動扶梯的移動路徑穿過光電單元的乘客數。當每單位時間的前述的乘客數已經超過設定的第一限定值時，通過轉換器的分路開關5的控制，將自動扶梯的馬達直接連接到電力網絡上。另一方面，當前述的每單位時間的乘客數低于比第一限定值小的第二限定值時，通過控制分路開關5斷開而將馬達從電力網絡中斷開，并且使用轉換器繼續(xù)馬達4的功率供給。

根據乘客數、例如根據圖5改變轉換器的馬達橋8的輸出電壓的幅度。根據上面的曲線，可以在階段14中提高該幅度，直到每單位時間的乘客數超過19設定的限定值為止。在該情況下，通過轉換器的分路開關6的控制，馬達4的各相被直接連接到電力網絡6上。當每單位時間的乘客數下降到比第一限定值小的第二限定值之下時，使用轉換器繼續(xù)馬達4的功率供給。根據下面的曲線的該情形與上面的曲線中所述的情形的不同點在于，比電力網絡6的電壓的幅度小的固定值被設定來用作轉換器的馬達橋8的輸出電壓。圖5還表示在自動扶梯啟動的過程中，馬達橋8的輸出電壓如何在階段15中被提高到預定的輕負載的值。在該情況下，自動扶梯的啟動不導致對電力網絡或對馬達的開關峰值。

圖2表示根據本發(fā)明的輸送機系統(tǒng)的功率控制。該輸送機系統(tǒng)包括驅動輸送機的馬達4的功率供給設備3。該功率供給設備包括轉換器(inverter)，其包括連接到電力網絡6的整流橋以及連接到馬達4的馬達橋8。整流橋與馬達橋通過DC中間電路9彼此連接。整流橋將電力網絡的三相交流電壓轉換為DC中間電路的DC電壓，并且馬達橋進一步將DC中間電路的電壓轉換為交流電壓用于馬達橋的輸出。在該情況下，轉換器控制10通過根據脈寬調制控制帶有開關基準(switching reference)的馬達橋的固態(tài)開關來調整馬達橋的輸出電壓。轉換器控制直接基于電力網路6的電壓的頻率和相位，調整馬達橋的輸出電壓的頻率和相位。通過電壓測量電路12測量電力網絡6的電壓。轉換器控制基于自動扶梯的負載調整馬達橋8的輸出電壓的幅度。例如通過以上描述的安裝到自動扶梯的移動路徑上的光電單元2來判定前述的負載。

功率供給設備3還包括開關結構5，其包括接觸器的三個常開觸點，這些觸點用作接觸器的分路開關。通過前述分路開關的控制，馬達4被直接連接到電力網路6上。轉換器的分路開關和馬達橋的固態(tài)開關22的控制彼此同步，以便在轉換器的分路開關5閉合之前，控制馬達橋的開關22打開。反向平行連接的二極管23被平行地與馬達橋的控制開關22連接，在該情況下，當分路開關5斷開在馬達4的線圈中流動的電流時，電流經由反向平行連接的二極管23轉換到轉換器的中間電路9。在該情況下，馬達橋8的相不一定需要用獨立的接觸器與馬達的線圈隔離。在本發(fā)明的該實施例中，馬達橋8和馬達4的相經由獨立的扼流圈11彼此連接。使用扼流圈11盡力降低在分路開關5的控制情況中可能的浪涌電流。

圖3表示根據本發(fā)明的馬達橋8的輸出電壓的頻率和相位的調整。在本發(fā)明的該實施例中，使用鎖相環(huán)將馬達橋的頻率和相位與電力網絡的電壓同步。馬達橋的輸出電壓的參考值Ur、Us、Ut在輔助坐標系中被同步，該坐標系被配置為以模擬電力網絡的頻率的設定的固定頻率25旋轉。通過將輸出電壓的參考值與電力網絡的電壓比較，相對于電力網絡的測量電壓校正馬達橋的輸出電壓的參考值的頻率和相位。在該情況下，例如可以通過將馬達橋的輸出電壓的參考值的零點與電力網路的電壓的零點進行比較，來進行該校正。還可以通過將電力網絡的輔助坐標系中表示的電壓與相應表示的馬達的輸出電壓的參考值進行比較，來進行該校正。在該情況下，測量電力網絡6的相電壓，并且該相電壓被轉換到輔助坐標系中，在圖3中用符號d、q標注其坐標軸。使用下述條件同步輔助坐標系，該條件是，網絡電壓在輔助坐標系的坐標軸方向上的分量的第二個被保持為常量。這里用幅度Ud和Uq描述網絡電壓在坐標系的坐標軸方向上的分量，并且，在該情況下，同步條件Ud被設為0。根據用于網絡電壓的相的同步條件，使輔助坐標系的角度變得更精確。因為馬達橋的輸出電壓的參考值Ur、Us和Ut在輔助坐標系中被同步，并且因為基于電力網絡的電壓再次校正了輔助坐標系的位置，所以，在該情況下，直接基于電力網絡6的電壓的頻率和相位設定輸出電壓的參考值的相位和頻率。另一方面，基于負載的存在的識別2判定輸出電壓的幅度。進一步根據輸出電壓的參考值形成開關基準，用于帶有脈寬調制27的馬達橋的固態(tài)轉換開關。

圖4表示根據本發(fā)明的馬達橋8的輸出電壓的頻率和相位的第二調整。這里，通過將電力網絡6的電壓的測量值乘以輸送機的負載數據，獲得轉換器的馬達橋8的輸出電壓的參考值。在該情況下，馬達橋8的供給電壓的頻率和相位與電力網絡的電壓同步，并且根據輸送機的負載數據判定馬達橋的供給電壓的幅度，以便該幅值隨著負載增長而提高。

圖6表示根據現有技術的輸送機系統(tǒng)中作為時間的函數的變頻器的輸出電壓的頻率。當負載小時，以限定的速度使用輸送機。當檢測到輸送機的負載增加時，啟動輸送機向重負載的速度13的加速。在圖6中標注了延時18，其從檢測負載增加的時刻延伸到時間點9。在該情形下，變頻器的輸出電壓的頻率和相位與電力網絡6的電壓的頻率和相位同步，并且馬達的各相可以使用接觸器被直接連接到電力網絡上。

本發(fā)明不限于以上所描述的實施例，而是，在由下面的權利要求所定義的發(fā)明概念的范圍內可以有許多變化。