專(zhuān)利名稱(chēng)：升降機(jī)電機(jī)起動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及升降機(jī)控制技術(shù)，具體涉及升降機(jī)中牽引電機(jī)的起動(dòng)控制技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種采用變頻器控制的升降機(jī)電機(jī)在起動(dòng)時(shí)，可對(duì)變頻器輸出的預(yù)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行自動(dòng)估算的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種升降機(jī)電機(jī)起動(dòng)時(shí)的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，可在無(wú)壓力傳感器的情況下，自動(dòng)補(bǔ)償升降機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在控制系統(tǒng)中不使用壓力傳感器，降低了控制系統(tǒng)的成本，避免采用壓力傳感器帶來(lái)的維護(hù)、保養(yǎng)等工作量。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，提供一種升降電機(jī)預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，可以在電機(jī)起動(dòng)時(shí)的瞬間估算出與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相匹配的轉(zhuǎn)矩輸出，其特征在于，包括以下步驟a、使起動(dòng)前的升降電機(jī)保持靜止不動(dòng)；b、在起動(dòng)瞬間使升降電機(jī)在負(fù)載的作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng)；c、在固定時(shí)間內(nèi)，由變頻器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度；d、變頻器根據(jù)設(shè)定的預(yù)轉(zhuǎn)矩增益，經(jīng)過(guò)限幅放大，計(jì)算出需與負(fù)載匹配的輸出轉(zhuǎn)矩；e、變頻器直接輸出計(jì)算的轉(zhuǎn)矩，控制升降電機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)運(yùn)行。
在上述預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法中，所述自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方向由負(fù)載情況決定，可以是與升降電機(jī)即將運(yùn)行的方向相反或相同。
在上述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法中，所述的限幅放大由系統(tǒng)及變頻器的情況決定限幅，可以根據(jù)應(yīng)用的情況分別在電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)或發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置不同的轉(zhuǎn)矩限幅，同樣也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置不同的轉(zhuǎn)矩增益。
在上述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法中，所述電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度范圍在10度以?xún)?nèi)。
在上述預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法中，所述升降電機(jī)保持靜止不動(dòng)是采用機(jī)械裝置保持靜止不動(dòng)。
在上述預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法中，所述設(shè)定的預(yù)轉(zhuǎn)矩增益可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
由本發(fā)明提供的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，控制系統(tǒng)在開(kāi)始起動(dòng)瞬間(固定時(shí)間T)，允許電機(jī)自由運(yùn)動(dòng)，在升降電機(jī)軸向受力F大小不同的情況下，T時(shí)間內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也有差別。變頻器可根據(jù)起動(dòng)瞬間的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情況，估算出當(dāng)前電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，并馬上輸出補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩。只要保證檢測(cè)時(shí)間T很小，轉(zhuǎn)速波動(dòng)也就很小。本發(fā)明的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，不需要安裝壓力傳感器，可使得控制系統(tǒng)的構(gòu)成相對(duì)簡(jiǎn)潔，節(jié)約了成本。
在起動(dòng)的瞬間電動(dòng)機(jī)僅受外力作用，此時(shí)變頻器并沒(méi)有對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，僅檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。
檢測(cè)時(shí)間在調(diào)試時(shí)可以靈活調(diào)整，以此來(lái)保證在不同的控制系統(tǒng)中能夠檢測(cè)電機(jī)有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)量。
檢測(cè)時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)波動(dòng)大，此方法將失去意義。在系統(tǒng)的起動(dòng)瞬間應(yīng)該保證電動(dòng)機(jī)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)角小于10度。
計(jì)算均由變頻器軟件來(lái)完成，其轉(zhuǎn)矩增益(補(bǔ)償系數(shù))可以在調(diào)試過(guò)程中靈活調(diào)整。
如圖2所示，由本發(fā)明提供的方法，其具體步驟如下A、起動(dòng)前使升降電機(jī)受固定外力F(如

圖1所示)，靠機(jī)械裝置等設(shè)備保持靜止不動(dòng)。首先撤掉機(jī)械裝置的作用，此時(shí)電機(jī)在外力F下自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
B、在固定時(shí)間T內(nèi)(起動(dòng)前的瞬間，如0.5秒以?xún)?nèi))，變頻器檢測(cè)升降電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。當(dāng)外力F較大時(shí)，時(shí)間T內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也較大C、轉(zhuǎn)矩限幅放大，即變頻器根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的預(yù)轉(zhuǎn)矩增益(可調(diào)整)，經(jīng)過(guò)限幅放大，計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩。
D、變頻器直接輸出計(jì)算的轉(zhuǎn)矩，控制電機(jī)的起動(dòng)運(yùn)行。
E、變頻器控制電機(jī)，進(jìn)行速度閉環(huán)控制(PID調(diào)節(jié))運(yùn)行。具體應(yīng)用實(shí)例可將本發(fā)明應(yīng)用于安圣TD3100電梯專(zhuān)用變頻器控制系統(tǒng)中，在電梯起動(dòng)的瞬間進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償輸出如圖4所示，電梯的曳引機(jī)滑輪兩邊分別是轎廂、配重，兩者用鋼絲連接，曳引機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)牽引鋼絲上下移動(dòng)。其起動(dòng)過(guò)程如下電梯起動(dòng)之前，電梯的曳引機(jī)(電動(dòng)機(jī)與減速裝置構(gòu)成)滑輪兩端分別受配重和轎廂(包括乘客)的重量G1、G2，兩個(gè)重量并不相等。此時(shí)曳引機(jī)滑輪靠抱閘的作用保持靜止不動(dòng)。當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，抱閘打開(kāi)，變頻器控制曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而完成電梯轎廂的上下運(yùn)動(dòng)。
由于電梯轎廂的乘客數(shù)量不確定，即轎廂與配重的重量關(guān)系不確定。兩者差別最大可達(dá)到電梯額定載重的50％，因此，如果不采取措施，在起動(dòng)的瞬間轎廂的速度變化率很大，乘客在轎廂內(nèi)能夠感覺(jué)到突然抖動(dòng)，很不舒服。
在目前所使用的電梯系統(tǒng)為解決這個(gè)問(wèn)題，通常是在轎廂底部加裝稱(chēng)重裝置(壓力傳感器等)。電梯運(yùn)行前，稱(chēng)重裝置將轎廂中乘客信息以模擬量或數(shù)字量的方式傳遞給變頻器。因此，在抱閘打開(kāi)之前，變頻器就已經(jīng)知道了曳引機(jī)的負(fù)載情況。于是曳引機(jī)起動(dòng)時(shí)，變頻器能夠根據(jù)稱(chēng)重增益(比例系數(shù))和稱(chēng)重信號(hào)估算負(fù)載轉(zhuǎn)矩，直接輸出相反方向的平衡轉(zhuǎn)矩，使電梯速度變化平穩(wěn)。在上述方案中，由于在系統(tǒng)中采用了稱(chēng)重裝置(如壓力傳感裝置)，提高了的電梯系統(tǒng)的成本，增加電梯調(diào)試、維護(hù)、維修的工作量。
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，變頻器在升降電機(jī)的抱閘(定位裝置)打開(kāi)瞬間(可設(shè)定在時(shí)間T內(nèi)，如0.5秒以?xún)?nèi))檢測(cè)電梯曳引機(jī)的碼盤(pán)脈沖。由于碼盤(pán)的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為已知，因此檢測(cè)時(shí)間T內(nèi)碼盤(pán)的輸出脈沖就能夠折算出電機(jī)的瞬間旋轉(zhuǎn)角度。同樣，電梯轎廂(包括乘客)的重量與配重重量差越大，變頻器檢測(cè)的脈沖數(shù)就越多。調(diào)試時(shí)，根據(jù)脈沖的數(shù)量與預(yù)轉(zhuǎn)矩增益能夠估算出合適的預(yù)轉(zhuǎn)矩。具體的推導(dǎo)如下(電梯的繞繩方式如圖4)在電梯系統(tǒng)中，電梯與配重的重量均很大，為計(jì)算的方便現(xiàn)在忽略曳引機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。打開(kāi)抱閘時(shí)，電梯的加速度為(其中g(shù)為重力加速度)a=G1-G2G1+G2·g---(9)]]>時(shí)間T內(nèi)電梯向下的位移S=12·a·T2=G1-G22·(G1+G2)·g·T2---(10)]]>當(dāng)檢測(cè)的碼盤(pán)脈沖數(shù)為n，其與電梯位移S的關(guān)系為S2·π·R=nN·i---(11)]]>其中，N為碼盤(pán)的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，i為電梯曳引機(jī)的減速比，R為曳引輪半徑。
由式(9)、(10)、(11)得到G1-G22·(G1+G2)·g·T22·π·R=nN·i(12)]]>由式(12)化簡(jiǎn)得到G1=g·T2·N+4·π·R·i·ng·T2·N-4·π·R·i·n·G2---(13)]]>從上式可以看出，G1、n為變量，其余均為已知量。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明提供的方法，變頻器只要檢測(cè)曳引機(jī)在起動(dòng)瞬間T內(nèi)的碼盤(pán)脈沖，就能計(jì)算出轎廂的重量G1，及時(shí)反映轎廂內(nèi)乘客的情況。這與電梯系統(tǒng)采用稱(chēng)重裝置完成的功能相同。
由本發(fā)明提供的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，檢測(cè)時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)波動(dòng)大，此方法將失去意義。具體的檢測(cè)時(shí)間可在調(diào)試時(shí)靈活調(diào)整，以此來(lái)保證在不同的控制系統(tǒng)中能夠檢測(cè)電機(jī)有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)量。
在本實(shí)施例中，采用本發(fā)明提供的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，能夠?yàn)樽冾l器反映出轎廂內(nèi)的乘客信息。電梯可以在起動(dòng)瞬間及時(shí)輸出電磁轉(zhuǎn)矩，因而電梯轎廂速度過(guò)渡平穩(wěn)，沖擊小，轎廂內(nèi)乘客基本感覺(jué)不到電梯的速度變化。由于沒(méi)有了稱(chēng)重裝置，降低了系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)的安裝、調(diào)試等工作大大簡(jiǎn)化。
實(shí)施本發(fā)明提供的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，控制系統(tǒng)中的變頻器能夠在起動(dòng)瞬間估算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，并及時(shí)輸出電磁轉(zhuǎn)矩。因此系統(tǒng)可以在起動(dòng)瞬間平穩(wěn)加速，沖擊小。系統(tǒng)的構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，節(jié)省成本，減少系統(tǒng)的工程量，可廣泛應(yīng)用于采用變頻器控制的升降電機(jī)的控制系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種升降電機(jī)的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，可以在升降電機(jī)起動(dòng)的瞬間估算出與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相匹配的轉(zhuǎn)矩輸出，其特征在于，包括以下步驟a、使起動(dòng)前的升降電機(jī)保持靜止不動(dòng)；b、在起動(dòng)前的瞬間(檢測(cè)時(shí)間)使升降電機(jī)在負(fù)載作用下處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，并自由轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度；c、變頻器檢測(cè)出升降電機(jī)在起動(dòng)前的瞬間自由轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大?。籨、變頻器根據(jù)檢測(cè)出的角度大小及設(shè)定的預(yù)轉(zhuǎn)矩增益，計(jì)算出與負(fù)載匹配的輸出轉(zhuǎn)矩；e、變頻器直接輸出計(jì)算的轉(zhuǎn)矩，控制升降電機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，其特征在于，所述升降電機(jī)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方向由負(fù)載情況決定，可以是與升降電機(jī)即將運(yùn)行的方向相反或相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，其特征在于，所述的限幅放大由系統(tǒng)及變頻器的情況決定限幅，可以根據(jù)應(yīng)用的情況分別在電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)或發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置不同的轉(zhuǎn)矩限幅，同樣也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置不同的轉(zhuǎn)矩增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，其特征在于，所述自由轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍在10度以?xún)?nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，其特征在于，所述升降電機(jī)保持靜止不動(dòng)是采用機(jī)械裝置保持靜止不動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，其特征在于，所述設(shè)定的預(yù)轉(zhuǎn)矩增益可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)轉(zhuǎn)矩估算方法，其特征在于，所述起動(dòng)的瞬間只有外力作用在電動(dòng)機(jī)上，變頻器不對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，只檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及升降機(jī)牽引電機(jī)的起動(dòng)控制技術(shù),具體涉及一種采用變頻器控制的升降電機(jī)在起動(dòng)時(shí),對(duì)變頻器輸出的預(yù)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?shù)目刂品椒?該方法包括以下步驟:使起動(dòng)前的升降電機(jī)保持靜止不動(dòng);在起動(dòng)瞬間使升降電機(jī)在負(fù)載的作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng);在固定時(shí)間內(nèi),由變頻器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度;變頻器根據(jù)設(shè)定的預(yù)轉(zhuǎn)矩增益(可調(diào)整),經(jīng)過(guò)限幅放大,計(jì)算出需與負(fù)載匹配的輸出轉(zhuǎn)矩;通過(guò)起動(dòng)瞬間檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,計(jì)算電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小。檢測(cè)時(shí)間很短,變頻器能夠快速地輸出平衡負(fù)載的電磁轉(zhuǎn)矩,保證電機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)過(guò)程過(guò)渡平穩(wěn),沖擊小。利用這種預(yù)轉(zhuǎn)矩的估算方法,節(jié)省了控制系統(tǒng)的壓力傳感器等設(shè)備,減少系統(tǒng)調(diào)試的工作量,降低系統(tǒng)成本。
文檔編號(hào)B66B1/06GK1385353SQ0112996
公開(kāi)日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月21日
發(fā)明者劉宏鑫, 毛新建, 劉宇川 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司