用于控制電梯的電動(dòng)機(jī)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明用于控制電梯的電動(dòng)機(jī)的方法和設(shè)備。在方法中，當(dāng)制動(dòng)裝置(3A、3B)被接合以對電梯電動(dòng)機(jī)(6)轉(zhuǎn)子制動(dòng)時(shí)，利用信號注入法確定電梯電動(dòng)機(jī)(6)轉(zhuǎn)子的初始角度(θ0)；借助確定的初始角度(θ0)以使d軸在電動(dòng)機(jī)的磁軸(Ψ)方向上的方式表示出dq坐標(biāo)系；選擇電梯轎廂(7)的驅(qū)動(dòng)方向，并在開始運(yùn)行前還測量電梯的負(fù)載；基于電梯負(fù)載并基于電梯驅(qū)動(dòng)方向形成q軸方向上的電流的基準(zhǔn)值還形成d軸的方向上的電流的基準(zhǔn)值以抵抗由電梯失衡的突然增加所引起的負(fù)載角度的變化(θ’)；還使對電梯電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)裝置(3A、3B)打開并通過根據(jù)基準(zhǔn)值(I*)控制到電梯電動(dòng)機(jī)(6)的電流來驅(qū)動(dòng)電梯轎廂(7)。
【專利說明】用于控制電梯的電動(dòng)機(jī)的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制電梯的電動(dòng)機(jī)的方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 響應(yīng)于給出的電梯呼叫利用電動(dòng)機(jī)在電梯井道內(nèi)對電梯轎廂進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電梯轎廂 的開始移動(dòng)速度被均勻地加速至最大速度，并且當(dāng)電梯轎廂到達(dá)停止樓層時(shí)，速度被再次 均勻地減速至零。
[0003] 電梯轎廂的速度通常利用來自電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸端的編碼器進(jìn)行測量，并且通過用 頻率轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電流將測得的速度調(diào)節(jié)成期望的速度。
[0004] 如果編碼器發(fā)生故障或者如果編碼器的操作被中斷，例如斷電期間，則電梯的操 作也被中斷。安裝期間使用電梯也需要在電動(dòng)機(jī)上安裝編碼器或相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)傳感器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是公開一種用于在無編碼器或相應(yīng)運(yùn)動(dòng)傳感器的情況下驅(qū)動(dòng)電梯 的解決方案。為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明公開了一種根據(jù)權(quán)利要求1的用于控制電梯的電動(dòng)機(jī) 的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求11的電梯的控制設(shè)備。在從屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的 優(yōu)選實(shí)施例。在本申請的說明部分和附圖中也表示了一些創(chuàng)新性的實(shí)施例以及創(chuàng)新性的各 種實(shí)施例的組合。
[0006] 在根據(jù)本發(fā)明的用于控制電梯的電動(dòng)機(jī)的方法中，當(dāng)制動(dòng)裝置被接合以對電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，用信號注入法確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的初始角度；借助于指定的初始角度 以使得d軸在轉(zhuǎn)子的磁軸的方向上的方式表不出正交的dq坐標(biāo)系；選擇電梯轎廂的驅(qū)動(dòng)方 向并且在開始運(yùn)行之前還確定電梯的負(fù)載；基于電梯的驅(qū)動(dòng)方向并且與電梯的負(fù)載成比例 地形成在q軸的方向上的電流的基準(zhǔn)值；還形成在d軸的方向上的電流的基準(zhǔn)值以抵抗由 電梯的失衡的突然增加引起的負(fù)載角度的變化；還使對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)裝置 打開，并且通過根據(jù)基準(zhǔn)值控制到電動(dòng)機(jī)的電流來驅(qū)動(dòng)電梯轎廂。結(jié)果，即使電梯的控制沒 有可從編碼器或相應(yīng)裝置得到的與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)或角度有關(guān)的信息，也能夠在制動(dòng) 裝置打開時(shí)，平穩(wěn)地啟動(dòng)電梯的運(yùn)行，而速度不會失控。
[0007] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，電梯的失衡意味著牽引繩索中的在相反方向上作用在 牽引滑輪的不同側(cè)上的力的合力，該力差試圖使?fàn)恳嗈D(zhuǎn)動(dòng)。
[0008] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，d軸的方向上的電流的基準(zhǔn)值包括q軸的方向上的電 流的基準(zhǔn)值的分?jǐn)?shù)。在該情況中，d軸的方向上的電流對轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定效果隨著q軸 的方向上的電流增加而增加、并因此隨著被升降的負(fù)載增加而增加，這有效地使被升降的 負(fù)載的移動(dòng)穩(wěn)定。
[0009] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)是永磁同步電動(dòng)機(jī)。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在d軸的方向上的電流的基準(zhǔn)值還包括單獨(dú)的常 數(shù)項(xiàng)。常數(shù)項(xiàng)特別地用q軸方向上的小電流值使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定。 toon] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，形成速度基準(zhǔn)，響應(yīng)于該速度基準(zhǔn)在電梯井道內(nèi) 對電梯轎廂進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；借助于速度基準(zhǔn)形成電流的基準(zhǔn)值的頻率；并且還根據(jù)基準(zhǔn)值通過 控制到電動(dòng)機(jī)的電流來驅(qū)動(dòng)電梯轎廂。這意味著，即使電梯的控制沒有可從編碼器或相應(yīng) 裝置得到的與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)或角度有關(guān)的信息，也能夠以根據(jù)基準(zhǔn)值的頻率、并由 此以根據(jù)速度基準(zhǔn)的頻率平穩(wěn)且可靠地驅(qū)動(dòng)電梯轎廂。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，形成用于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的刻畫，所述刻畫 基于電源電壓、電動(dòng)機(jī)的電流和電感；借助于形成的刻畫測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，并且當(dāng)測量出的 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過閾值時(shí)，還啟動(dòng)用于將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速朝向速度基準(zhǔn)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)回路。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)測量出的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降到設(shè)定的閾值之下時(shí)， 將前述調(diào)節(jié)回路中斷。
[0014] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在啟動(dòng)調(diào)節(jié)回路之前，將調(diào)節(jié)回路的初始值設(shè)定 為與被供給至電動(dòng)機(jī)的電流的基準(zhǔn)值對應(yīng)。
[0015] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，電梯的運(yùn)行序列是兩相或多相的。在一些實(shí)施例中，基 于電梯轎廂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將運(yùn)行序列的不同相彼此區(qū)分開，在該情況中，運(yùn)行序列可以包括 以下相：開始移動(dòng)、均勻地增加加速度（急動(dòng)（jerk) 1)、勻加速、均勻地減小加速度（急動(dòng) 2)、勻速、均勻地增加減速度（急動(dòng)3)、勻減速、均勻地減小減速度（急動(dòng)4)、停在樓層。在 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)從速度基準(zhǔn)的一個(gè)相移至另一相時(shí)，調(diào)節(jié)在q軸的方向上的電 流的基準(zhǔn)值。
[0016] 實(shí)施根據(jù)說明的方法的電梯的控制設(shè)備可以包括：電動(dòng)機(jī)，利用該電動(dòng)機(jī)響應(yīng)于 電梯呼叫在電梯井道內(nèi)對電梯轎廂進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；電動(dòng)機(jī)橋，其包括用于將電流供給至電動(dòng)機(jī) 的可控開關(guān)；電流傳感器，其用于測量電動(dòng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)的電流；機(jī)械制動(dòng)裝置，其用于對電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)；制動(dòng)控制器，其用于控制機(jī)械制動(dòng)裝置；電梯的負(fù)載確定器；以及處理 器，其包括連接至電動(dòng)機(jī)橋、電流傳感器、制動(dòng)控制器并且還連接至電梯的負(fù)載確定器的信 號接口；該處理器被配置成執(zhí)行所說明的方法，用于控制電動(dòng)機(jī)。
[0017] 借助下列一些實(shí)施例的說明將更好地理解前面的概要以及在下面表示出的本發(fā) 明的附加特征和附加優(yōu)點(diǎn)，所述說明不限制發(fā)明的應(yīng)用范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電梯的簡圖。
[0019] 圖2a、圖2b、圖2c、圖2d圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的控制的矢量圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 圖1圖示一種電梯，其中，電梯轎廂7是利用電動(dòng)機(jī)6、更準(zhǔn)確地利用永磁同步電動(dòng) 機(jī)而在電梯井道10內(nèi)被驅(qū)動(dòng)的。電動(dòng)機(jī)6可以布置在單獨(dú)的機(jī)房內(nèi)，或者在無機(jī)房電梯的 情況中，電動(dòng)機(jī)可以布置在電梯井道的頂部、電梯井道的底部或者電梯轎廂的軌道旁邊。在 電動(dòng)機(jī)6的軸上固定有牽引滑輪。在牽引滑輪的繩索槽內(nèi)行進(jìn)的牽引繩索被連接至電梯轎 廂，并且通過利用牽引滑輪拉動(dòng)牽引繩索/電梯轎廂而對電梯轎廂7進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電梯轎廂 7的速度利用頻率轉(zhuǎn)換器1來調(diào)節(jié)。通過切換頻率轉(zhuǎn)換器1中的電動(dòng)機(jī)橋的IGBT晶體管， 能夠以期望的方式無級調(diào)節(jié)待供給至電動(dòng)機(jī)6的電流/電力。響應(yīng)于由處理器11控制計(jì) 算出的速度基準(zhǔn)V*來控制電梯轎廂的速度。速度基準(zhǔn)V*形成為使得能夠基于電梯乘客給 出的電梯呼叫利用電梯轎廂7將乘客從一個(gè)樓層9輕輕地傳送至另一樓層的方式。電動(dòng)機(jī) 6 -般還包括兩個(gè)機(jī)械制動(dòng)器3A、3B，利用這兩個(gè)機(jī)械制動(dòng)器對牽引滑輪進(jìn)行制動(dòng)，并由此 對電梯轎廂7進(jìn)行制動(dòng)。通過利用制動(dòng)控制器4將電流選擇性地供給至制動(dòng)器的電磁體來 控制制動(dòng)器3A、3B。
[0021] 在傳統(tǒng)的解決方案中，在電動(dòng)機(jī)軸上有編碼器，利用該編碼器測量出電梯轎廂的 速度以及負(fù)載角度，并且用調(diào)速器對測量出的電梯轎廂的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果編碼器發(fā)生 故障或者編碼器的操作被中斷，例如在斷電期間，則電梯的操作也被中斷。在安裝期間使用 電梯也需要在電動(dòng)機(jī)上安裝編碼器。另一方面，編碼器的測量信號的精度影響著電梯的乘 坐舒適度，致使例如與編碼器的測量電纜有關(guān)的干擾可能會引起電梯轎廂中的明顯振動(dòng)。 編碼器還需要空間，特別是在電動(dòng)機(jī)的軸向上的空間，這在例如要求盡可能大的空間效率 的無機(jī)房電梯中可能會是缺陷。
[0022] 圖1中的電梯設(shè)置有無傳感器控制，在該控制中，能夠在電動(dòng)機(jī)6的軸上不安裝編 碼器或相應(yīng)傳感器并且不測量轉(zhuǎn)速/負(fù)載角度的情況下對電動(dòng)機(jī)6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，還可 以避免由使用編碼器引起的問題。無傳感器控制實(shí)施為記錄在頻率轉(zhuǎn)換器1的軟件內(nèi)的處 理器11控制。在下文中，還參照圖示出在關(guān)于電梯的運(yùn)行期間無傳感器控制的矢量圖的圖 2a至圖2d更加詳細(xì)地表示了控制方法。
[0023] 在電梯轎廂7開始移動(dòng)之前，當(dāng)機(jī)械制動(dòng)器3A、3B被接合以將電動(dòng)機(jī)6的軸/牽引 滑輪保持為在電梯井道中靜止不動(dòng)時(shí)，通過處理器11利用信號注入法（signal injection method)確定出電動(dòng)機(jī)6的初始角度Θ。。初始角度Θ。意味著與運(yùn)行開始前轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子的 勵(lì)磁軸Ψ的位置有關(guān)的信息。勵(lì)磁軸Ψ位于轉(zhuǎn)子上的永磁體的中心點(diǎn)。在信號注入法中， 利用頻率轉(zhuǎn)換器1將作為定子的電角度α的函數(shù)的電壓矢量供給至定子繞組，使得電壓矢 量在電動(dòng)機(jī)6的磁極分布以均勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，在該情況中電角度α接收到〇. . 2 π之間的 值。同時(shí)，利用電流傳感器2測量出定子電流，并用處理器11的A/D轉(zhuǎn)換器對測量出的電流 進(jìn)行采樣。電動(dòng)機(jī)的初始角度的確定是基于由永磁體產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)磁路的飽和度，并且初 始角度Θ 〇可以由待從電流采樣檢測出的電流波動(dòng)來確定。在國際專利申請W02009/130363 中也說明了該信號注入法，該公開由此包括在本發(fā)明的說明中作為參考。
[0024] 在圖2a和圖2c中，借助于指定的初始角度Θ ^表示出處理器11控制所使用的正 交dq坐標(biāo)系，使得d軸位于轉(zhuǎn)子的磁軸Ψ的方向上。三相定子電流Ip Is、It和相應(yīng)的定 子電壓^、隊(duì)在(^坐標(biāo)系中表示為作為初始角度0(|的函數(shù)的〇(：幅度1 (1、1(1、4、1。通 過利用如下變換而實(shí)現(xiàn)該dq坐標(biāo)系表示，首先利用Clarke變換：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于控制電梯的電動(dòng)機(jī)的方法，在所述方法中： -當(dāng)制動(dòng)裝置（3A、3B)被連接成對所述電動(dòng)機(jī)（6)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，用信號注入法確 定所述電動(dòng)機(jī)￠)的所述轉(zhuǎn)子的初始角度（9。）； -借助于確定出的初始角度（9 〇)以使得d軸在所述轉(zhuǎn)子的磁軸（W)的方向上的方式 表示出dq坐標(biāo)系； -選擇電梯轎廂（7)的驅(qū)動(dòng)方向并且在開始運(yùn)行之前還確定所述電梯的負(fù)載； -基于所述電梯的所述驅(qū)動(dòng)方向并且與所述電梯的所述負(fù)載成比例地形成在q軸的方 向上的電流的基準(zhǔn)值（<)， 其特征在于， -還形成在所述d軸的方向上的電流的基準(zhǔn)值（/(丨）以抵抗由所述電梯的失衡的突然 增加所引起的負(fù)載角度的變化（0 '）； -使對所述電動(dòng)機(jī)的所述轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)的所述制動(dòng)裝置（3A、3B)打開，并且通過根據(jù) 所述基準(zhǔn)值（r)控制到所述電動(dòng)機(jī)（6)的電流來驅(qū)動(dòng)所述電梯轎廂（7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， -基于所述電梯的所述驅(qū)動(dòng)方向選擇在所述d軸的方向上的所述電流的所述基準(zhǔn)值 (/:;)的極性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述d軸的方向上的所述電流的所 述基準(zhǔn)值（<)包括在所述q軸的方向上的所述電流的所述基準(zhǔn)值（ <)的分?jǐn)?shù)（K1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述d軸的方向上的所述電流的所 述基準(zhǔn)值（J〕）包括常數(shù)項(xiàng)（<)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， _形成速度基準(zhǔn)（/)，所述電梯轎廂（7)響應(yīng)于所述速度基準(zhǔn)而在電梯井道（10)內(nèi)被 驅(qū)動(dòng)； -借助于所述速度基準(zhǔn)（/)形成所述電流的所述基準(zhǔn)值（n的頻率（n。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， -形成用于所述電動(dòng)機(jī)（6)的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的刻畫，所述刻畫基于電源電壓（Ud、Uq)、 所述電動(dòng)機(jī)的電流ad、g和電感（L); -借助于所形成的所述刻畫測量所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)速（V); -當(dāng)測量出的所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)速（V)超過閾值時(shí)，啟動(dòng)調(diào)節(jié)回路以用于將所述轉(zhuǎn)子 的所述轉(zhuǎn)速（V)朝向所述速度基準(zhǔn)（/)調(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于， -當(dāng)測量出的所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)速（V)降到閾值之下時(shí)，使前述調(diào)節(jié)回路中斷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于， _在啟動(dòng)所述調(diào)節(jié)回路之前，將所述調(diào)節(jié)回路的初始值設(shè)定成與待供給至所述電動(dòng)機(jī) 的所述電流的所述基準(zhǔn)值（r)對應(yīng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述電梯的運(yùn)行序列是兩 相或多相的，并且在所述方法中： -當(dāng)從所述速度基準(zhǔn)（/)的一個(gè)相移至另一相時(shí)，調(diào)節(jié)在所述q軸的方向上的所述電 流的所述基準(zhǔn)值（/,P。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， -測量所述電動(dòng)機(jī)（6)的有功功率； -對在所述q軸的方向上的所述電流的所述基準(zhǔn)值（/;)進(jìn)行調(diào)節(jié)以用于抑制所述電 動(dòng)機(jī)的所述有功功率的波動(dòng)。
11. 一種電梯的控制設(shè)備，包括： 電動(dòng)機(jī)（6)，利用所述電動(dòng)機(jī)（6)，響應(yīng)于電梯呼叫在電梯井道（10)內(nèi)對電梯轎廂（7) 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 電動(dòng)機(jī)橋（1)，所述電動(dòng)機(jī)橋（1)包括用于將電流供給至所述電動(dòng)機(jī)￠)的可控開關(guān)； 電流傳感器（2)，所述電流傳感器（2)用于測量所述電動(dòng)機(jī)（6)內(nèi)流動(dòng)的電流； 機(jī)械制動(dòng)裝置（3A、3B)，所述機(jī)械制動(dòng)裝置（3A、3B)用于對所述電動(dòng)機(jī)（6)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行 制動(dòng)； 制動(dòng)控制器（4)，所述制動(dòng)控制器（4)用于控制所述機(jī)械制動(dòng)裝置（3A、3B); 所述電梯的負(fù)載確定器（12、13); 其特征在于，電梯的所述控制設(shè)備包括處理器（11)，所述處理器（11)包括連接至所述 電動(dòng)機(jī)橋（1)、所述電流傳感器（2)、所述制動(dòng)控制器（4)并且還連接至所述電梯的所述負(fù) 載確定器（12、13)的信號接口；并且 其中，所述處理器（11)被配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的方法以用于 控制所述電動(dòng)機(jī)（6)。
【文檔編號】H02P21/14GK104242773SQ201410276384
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】L·斯托爾特 申請人:通力股份公司