專利名稱:電梯的控制裝置的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于控制電梯梯籠速度的控制裝置，特別是能夠經(jīng)常把梯籠的速度控制在安全速度的控制裝置。
為了使電梯的梯籠乘坐舒服，停車準確地運行，必須精確地控制電動機使之運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。最近，由于微電子學(xué)和功率電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)已逐步應(yīng)用于電梯技術(shù)上。
圖5為示出這種電梯控制裝置的組成圖，圖中，(5)為梯籠，(6)為鋼纜，(7)為滑輪，(8)為配重，(9)為三相異步電動機，(10)為脈沖發(fā)生器，它產(chǎn)生的脈沖數(shù)與電動機的轉(zhuǎn)速對應(yīng)，(11)為計數(shù)電路，對10輸出的脈沖進行計數(shù)，(12)是微型計算機，包括為了輸入從計數(shù)電路出來的信號而形成接口的輸入通道(121)、中央處理裝置(以下稱為CPU)(122)、ROM(123)、RAM(124)，為了輸出到電力變換電路(13)的信號而形成接口的輸出通道(125)及總線(126)，(13)為電力變換電路，(14)為三相交流電源。
還有，圖6為示出利用上述微機(12)進行反饋控制的功能方塊圖，(1)是基于速度基準信號VP與梯籠速度信號VT的偏差ε作為輸入，進行相位及增益補償，而后輸出VC的補償器，該補償器具有傳遞函數(shù)GC(S)，S為拉普拉斯算子。(4)是變換器，該變換器以計數(shù)電路(11)的輸出(11的輸出通過輸入通道121而輸入到12)為基礎(chǔ)，得到三相異步電動機(9)的旋轉(zhuǎn)角頻率ωr，再把ωr變換為梯籠速度信號VT(VT＝KT·ωr，這里KT是系數(shù))，(130)示出運算裝置，它把補償器(1)的輸出VC換算為送給電力變換電路(13)的指令值(131)。
具有上述組成的控制裝置中，對應(yīng)于三相異步電動機(9)的轉(zhuǎn)速的脈沖，由脈沖發(fā)生器(10)產(chǎn)生，計數(shù)電路(11)對此脈沖進行計數(shù)，這個計數(shù)值被送到微機(12)，而后，微機(12)將該計數(shù)值換算成梯籠速度，計算出梯籠速度信號VT。并且，基于預(yù)先給定的速度基準信號VP與梯籠速度信號VT的偏差，進行反饋控制，輸出送給電力變換電路的指令值。把由該指令值控制的電力送給三相異步電動機(9)，控制電梯梯籠(5)的速度。也即圖5、圖6的組成就是根據(jù)速度基準信號VP與梯籠速度信號VT進行反饋控制，以期精確平穩(wěn)地來控制梯籠的速度。
然而，上述組成，由于脈沖發(fā)生器(10)，計數(shù)電路(11)，輸入通道(121)等的故障，如果出現(xiàn)梯籠速度信號VT比實際梯籠速度Vcar低的情況，偏差ε(＝VP-VT)變大，使梯籠(5)失控，梯籠內(nèi)的乘客將處于危險狀態(tài)。這一點示于圖7(a)，(b)。同圖(a)還表示了梯籠(5)從停止開始，梯籠速度VT呈現(xiàn)為零的故障情況，還有(b)所呈現(xiàn)的情況，即梯籠(5)從停止開始，梯籠速度VT被限制在VS的故障情況，Vcar是實際的梯籠速度，故障時VT≠Vcar。如圖7(a)、(b)所示的那樣，在發(fā)生梯籠速度信號VT比實際的梯籠速度Vcar低的故障情況下，Vcar繼續(xù)加速，最終，防止過速的安全裝置調(diào)速器(圖未示出)工作，使梯籠急速停止，籠內(nèi)乘客成為罐封狀態(tài)(關(guān)閉在籠內(nèi)的狀態(tài))。這是非常危險的，這種情況的起因是由于在先有技術(shù)的構(gòu)成中根據(jù)速度基準信號VP與梯籠速度VT的偏差ε進行的反饋控制，以及對三相異步電動機(9)進行轉(zhuǎn)矩控制的緣故。為了防止這種故障，可以考慮例如把梯籠速度信號的產(chǎn)生裝置也即脈沖發(fā)生器、計數(shù)電路作成兩套，以便校驗從這兩套檢出的梯籠信號的合理性，但是這使系統(tǒng)變得價格非常高而且相當(dāng)復(fù)雜。本發(fā)明是試圖消除上述問題，即使梯籠速度信號檢出裝置的輸出信號比實際速度低，仍能經(jīng)常地把梯籠的速度限制在安全速度，本發(fā)明以提供這樣一種電梯控制裝置為目的。
有關(guān)本發(fā)明的電梯控制裝置是在三相異步電動機的電力變換電路中引入變壓變頻控制，對速度基準信號與梯籠速度信號偏差相對應(yīng)的差頻加以限制，此差頻與三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)角頻率的和值作為送給三相異步電動機的電流頻率指令值。
本發(fā)明設(shè)置了差頻的上限，壓低了三相異步電動機的頻率指令值，所以由此檢出的梯籠速度即使比實際的速度低，也能把梯籠的實際速度限制在安全的低值。
下面基于功能方塊圖(圖1)說明本發(fā)明的一個實施例，圖1對應(yīng)于先有技術(shù)例圖6的組成。還有，圖1中用與圖6同一的符號來表示同一的部分，其說明這里省略。圖1中，(2)是限制器，(3)表示根據(jù)限制器輸出的ωS計算的電流指令值iu、iv、iw的幅值與相位的電流指令發(fā)生裝置，ωO表示送給三相異步電動機(9)的電流指令值iu、iv、iw的頻率，ωS表示差頻(＝ωO-ωr)。還有，接受上述電流指令值的圖5中的電力變換器(13)，在本發(fā)明中是把三相交流電源變成直流電源的整流器電路以及把上述直流變換成交流逆變器電路。又，信號(131)表示電流指令值iu、iv、iw，根據(jù)此信號來控制逆變器電路。
然而，為了對三相異步電動機進行速度控制，整流器電路與逆變器電路最近才被用起來。實際上關(guān)于送給變換電路的電流指令值控制，就是矢量控制等理論，是廣為人知的(例如，參看內(nèi)野、黑沢、大西“異步電機的矢量控制”《計測と制御》，356/362，NO.2，VO1.22(1978))在這個實施例中，有關(guān)電流指令發(fā)生裝置(3)的電流指令值iuiviw如下式iu＝i1Cos(ωOt+θ01)iv＝i1Cos(ωOt+θ01- (2π)/3 )iw＝i1Cos(ωOt+θ01- (4π)/3 )式中ωO＝ωS+ωr，i1……電流指令值的幅值θ01……根據(jù)ωS求出產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流與產(chǎn)生磁通的電流之比值的反正切。
圖2是用程序來實現(xiàn)圖1中限制器(2)的一個流程圖。這個程序存儲于圖5微機(12)內(nèi)的ROM(123)中。并且，圖1的功能方塊圖，通過全部按照所定程序來操作的微機(12)加以實現(xiàn)。
圖2程序中，程序(51)把補償器(1)的輸出VC與限制值Vco進行比較，如果是┌Y┘的話，進入程序(52)，如是┌N┘則進入程序(53)。又，在程序(52)中把VC代入差頻ωS，程序(53)把限制值VCO代入差頻ωS。例如，上述程序可每10毫秒執(zhí)行一次。總之，此程序在補償器(1)的輸出設(shè)置限制值VCO，不輸出比VCO大的差頻值。再有，把上述限制值VCO選為在通常電梯運行時VC達不到的值為好。
按上述組成的話，如圖3(a)、(b)所示明那樣，可以確認從圖1限制器(2)所獲得的效果。還有，圖3(a)、(b)與先有技術(shù)例圖7(a)、(b)是一一對應(yīng)的。也就是，在圖3(a)上表現(xiàn)的，是梯籠(5)從停止開始梯籠速度信號VT呈現(xiàn)為零的故障情況，圖(b)示出的是梯籠(5)從停止開始，梯籠速度VT被限制在VS的故障情況，還有，Vco＊是由于限制器(2)的作用，被限制在最大值VCO情況下的梯籠速度換算值。(a)、(b)都表明，發(fā)生故障時梯籠速度信號VT低于實際的梯籠速度Vcar，例如脈沖發(fā)生器(10)、計數(shù)電路(11)、輸入通道(12)發(fā)生故障，可以設(shè)想發(fā)生(a)圖上VT＝0，(b)圖上VT＜VS的故障。(a)上隨著電梯的起動，速度基準信號VP上升，不久即達到額定速度。但是，由于梯籠的速度VT總是零，圖1的偏差ε增大，其結(jié)果是補償器(1)的輸出YC也將增大。但是由于限制器(2)是按照圖2流程圖的樣子構(gòu)成的，所以差頻ωS被限制在最大值VCO，因而電流指令值iu、iv、iw的指令頻率是ωO＝VCO。這是因為發(fā)生了故障，所以ωr＝0的原故。因此，三相異步電動機以轉(zhuǎn)速VCO旋轉(zhuǎn)，實際的梯籠速度Vcar被限制在VCO的梯籠速度換算值Vco＊。
還有，(b)圖上隨著速度基準信號VP的上升，梯籠的速度信號VT也正常地上升，但VT達到其限制值VS以后，VT＝VS。因此VT＝VS以后，圖1中補償器(1)的輸出VC也變成非常大的值。為此，限制器(2)動作，使實際的梯籠速度Vcar＝VT+VCO＊，則可限制梯籠速度。
還有，限制器(2)的限制值VCO，設(shè)定為額定速度的百分之幾，就足夠了。這是因為如果在電梯的額定速度下差頻ωS為100%，則在通常情況下，把ωS控制在百分之幾即可。
還有，圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例。在圖4中，在VC＜VCO的條件下(即┌Y┘)，從程序(61)進入程序(62);為┌N┘時，則進入程序(64)。程序(62)中，把用于對VC超過限制值VCO的時間進行計數(shù)的T置O。并且在程序(63)中把VC代入ωS，在程序(64)中使計時T的計數(shù)值增加1，程序(65)中如果計時T未滿規(guī)定值T。則進入程序(66)，如果T＞TO的話，則進入程序(67)，進一步進入(66)。再進一步，在程序(66)中把VCO(限制值)代入差頻ωS，程序(67)中使電梯的急停指令ESTOP變成執(zhí)行(ON)狀態(tài)，電梯在指令ESTOP下立即停止。也即在圖4實施例中，把差頻ωS的上限值設(shè)定為VCO，在最壞的情況下，也限制為ωS≤VCO。而且對VC≥VCO的時間進行計測，只要這個計測時間T超過規(guī)定值To，則判斷為梯籠速度信號VT的檢出裝置發(fā)生了故障，把急停指令輸出給電梯。因此電梯的梯籠速度不僅能限制在安全的速度內(nèi)，同時，此實施例也提供了能夠發(fā)現(xiàn)故障的很好方式。
如上所述，按此發(fā)明，在可變電壓可變頻率控制的異步電動機驅(qū)動的電梯中，把送給逆變器電路的電流指令值的頻率ωO用ωO＝ωS+ωr的條件式求出時，設(shè)置了限制ωS的最大值的限制器，即使梯籠的速度檢測裝置發(fā)生了故障，也能把實際的電梯梯籠速度限制在安全的低值速度。而且，其組成不僅不需要象先有技術(shù)那樣考慮設(shè)置兩套梯籠速度的檢出裝置，而且能夠?qū)嶋H的梯籠速度進行強制的限制，是一種可以廉價實現(xiàn)的安全裝置。
圖1是表示本發(fā)明一個實施例的功能方塊圖，圖2是說明圖1功能的流程圖，圖3(a)、(b)是說明實施例效果的特性圖，圖4是表示對于圖2另一個實施例的流程圖，圖5是表示電梯控制裝置的硬件組成圖，圖6是對應(yīng)于圖1先有技術(shù)例的功能方塊圖，圖7(a)、(b)是與圖3(a)、(b)對應(yīng)的先有技術(shù)例的特性圖。
權(quán)利要求
1.利用逆變器的可變電壓可變頻率來控制驅(qū)動電梯的異步電動機，用脈沖發(fā)生器檢出該異步電動機的轉(zhuǎn)速，與此同時，將此脈沖發(fā)生器的輸出換算為速度，得到速度信號，基于此速度信號與速度基準信號的偏差，將電流頻率的指令值送給所述逆變器，從而控制異步電動機的速度；在這種控制異步電動機速度的電梯控制裝置中，具有a)補償器它的輸入為表示所述偏差的信號，補償器根據(jù)此輸入信號產(chǎn)生補償信號；b)限制器限制器的輸入是從補償裝置來的信號，根據(jù)此輸入信號，輸出差頻指令信號，與此同時，將差頻指令信號與預(yù)定的基準值進行比較，輸出不超過基準值的差頻指令信號；c)電流指令發(fā)生裝置基于所述限制器的輸出和電動機的轉(zhuǎn)速信號，輸出對于所述電動機的電流頻率指令信號；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的電梯控制裝置，其特征在于所述限制器根據(jù)所述補償信號產(chǎn)生差頻指令信號，當(dāng)所述補償信號不超過所述基準值時，則把指令信號不加改變地輸出，當(dāng)它超過所述基準值時，則輸出與基準值大小相同的指令信號;
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的電梯控制裝置，其特征在于所述限制器具有計測裝置，測定所述生成的差頻指令信號超過基準值的時間;時間比較裝置，把所述計測裝置的輸出與預(yù)定的基準時間進行比較，當(dāng)計測輸出超過基準時間值時輸出則動作;停止信號發(fā)生裝置，對于所述時間比較裝置的輸出動作進行應(yīng)答，產(chǎn)生使電梯停止的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的電梯控制裝置，其特征在于所述電流指令發(fā)生裝置把從所述限制器來的差頻指令信號輸入，與此同時，還把所述電動機的轉(zhuǎn)速信號與所述差頻指令信號相加所得的信號輸入，根據(jù)這兩個輸入，產(chǎn)生和輸出所述電流頻率指令信號。
專利摘要
在變壓變頻控制的異步電動機驅(qū)動的電梯上，用ω
文檔編號B66B1/28GK87101734SQ87101734
公開日1987年9月16日 申請日期1987年3月7日
發(fā)明者巖田茂實 申請人:三菱電機株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan