專利名稱：電梯控制裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電梯控制裝置及其控制方法。
背景技術：
現(xiàn)有的電梯控制裝置采用使用變頻器裝置驅(qū)動交流電動機(以下也只稱為電動 機)的方式。變頻器裝置對功率晶體管、IGBT等開關元件進行PWM控制。如果以產(chǎn) 生電梯通常運行所需的轉(zhuǎn)矩這樣的觀點來選定變頻器裝置，則在電梯竣工時或性能確認 時所進行的過載情況下的試驗運行中會變?yōu)槿萘坎蛔?。如果考慮上述試驗來進行選定， 則變頻器裝置的成本、尺寸會增大。因此，如過載情況下的試驗運行這樣，需要比電梯通常運行大的轉(zhuǎn)矩、電流 時，將特定的運行信號輸入到變頻器裝置，使PWM控制中的載波頻率比通常運行時下 降，抑制了開關元件中產(chǎn)生的損耗(例如參照專利文獻1)。而且，也有根據(jù)變頻器裝置 的運行速度使載波頻率可變的技術(例如參照專利文獻2)。而且，還有切換馬達繞組并 使載波頻率下降的技術(例如參照專利文獻3)。另外，雖然眾所周知由于使載波頻率下降時可抑制開關元件中產(chǎn)生的損耗，所 以可輸出較大的轉(zhuǎn)矩、電流，但是電梯多用于住宅用、辦公場所用，通常提高載波頻率 來使用，以便呈現(xiàn)低噪音。如此，現(xiàn)有的電梯控制裝置如下運行，對處于特定的運行狀態(tài)這一情況，向變 頻器裝置輸入信號，或使用所給予的指令速度，使載波頻率下降。專利文獻1 日本國特開昭63-225083號公報專利文獻2:日本國特開平6-9165號公報專利文獻3 日本國特開2005-162376號公報但是，現(xiàn)有的電梯控制裝置存在如下問題，所輸入的信號或指令速度在處于特 定的試驗運行中的條件下使載波頻率下降，因此，在不需要時也使載波頻率下降，與希 望低噪音的要求無法取得良好的平衡，或者需要可切換繞組的電動機、切換用電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進行的，其目的在于提供一種電梯控制裝置及其控制 方法，通過判斷運行狀態(tài)并使載波頻率自動下降，來降低開關元件中產(chǎn)生的損耗，使電 梯控制裝置壽命長，而且可盡量在低噪音下使用。為解決上述問題，本發(fā)明是如下構成的。方案1所述的發(fā)明是一種電梯控制裝置，其具備矢量控制器，運算通過交流 電動機驅(qū)動電梯轎廂所需的電壓指令；載波頻率切換電路，輸出載波頻率信號；及功率 轉(zhuǎn)換器，根據(jù)所述電壓指令及所述載波頻率信號進行PWM控制，產(chǎn)生交流電力并供給到 所述交流電動機，其中，所述載波頻率切換電路變更所述載波頻率，以便驅(qū)動所述交流 電動機的轉(zhuǎn)矩指令處在極限范圍內(nèi)。
方案2所述的發(fā)明為，在方案1所述的發(fā)明中，還具備對加速時的所述轉(zhuǎn)矩指令 進行預測運算的上位控制器，所述上位控制器在驅(qū)動電梯之前，預測所述轉(zhuǎn)矩指令達到 極限轉(zhuǎn)矩值的時刻，所述載波頻率切換電路在所述預測的時刻變更所述載波頻率。方案3所述的發(fā)明為，在方案1或2所述的發(fā)明中，所述載波頻率切換電路利用 轉(zhuǎn)矩和載波頻率的關系來確定載波頻率信號。方案4所述的發(fā)明為，在方案3所述的發(fā)明中，所述載波頻率切換電路將與所述 確定后的載波頻率相對應的極限轉(zhuǎn)矩值作為新的極限轉(zhuǎn)矩值。方案5所述的發(fā)明是一種電梯控制裝置，其具備V/f控制器，運算通過交流電 動機驅(qū)動電梯轎廂所需的電壓指令；載波頻率切換電路，輸出載波頻率信號；及功率轉(zhuǎn) 換器，根據(jù)所述電壓指令及所述載波頻率信號進行PWM控制，產(chǎn)生交流電力并供給到所 述交流電動機，其中，所述載波頻率切換電路變更所述載波頻率，以便所述功率轉(zhuǎn)換器 的輸出電流處在極限范圍內(nèi)。方案6所述的發(fā)明為，在方案5所述的發(fā)明中，所述載波頻率切換電路利用輸出 電流和載波頻率的關系來確定載波頻率信號。方案7所述的發(fā)明是一種電梯控制裝置，其具備矢量控制器，運算通過交流 電動機驅(qū)動電梯轎廂所需的電壓指令；載波頻率切換電路，輸出載波頻率信號；及功率 轉(zhuǎn)換器，根據(jù)所述電壓指令及所述載波頻率信號進行PWM控制，產(chǎn)生交流電力并供給到 所述交流電動機，其中，還具備對加速時的轉(zhuǎn)矩指令進行預測運算的上位控制器，所述 上位控制器在驅(qū)動電梯之前，利用所述電梯轎廂的載重和所述轉(zhuǎn)矩指令，預測所述轉(zhuǎn)矩 指令值達到極限轉(zhuǎn)矩值的時刻，所述載波頻率切換電路在電梯驅(qū)動中所述功率轉(zhuǎn)換器的 輸出電流達到極限電流值時，變更所述載波頻率，可監(jiān)控所述預測時刻和所述變更時刻 的對比數(shù)據(jù)。方案8所述的發(fā)明為，在方案7所述的發(fā)明中，所述對比數(shù)據(jù)至少包括使所述載 波頻率下降的次數(shù)的差或變更時刻的偏差時間。方案9所述的發(fā)明為，在方案1或5所述的發(fā)明中，可監(jiān)控使所述載波頻率下降 的次數(shù)。為了解決上述問題，本發(fā)明是如下構成的。方案10所述的發(fā)明是一種電梯的控制方法，其為根據(jù)來自載波頻率切換電路的 信號來確定載波頻率并進行PWM控制，以產(chǎn)生交流電力并供給到交流電動機的功率轉(zhuǎn)換 器以及通過所述交流電動機驅(qū)動電梯轎廂的電梯的控制方法，其中，當驅(qū)動所述交流電 動機的轉(zhuǎn)矩指令值達到極限轉(zhuǎn)矩值時，或流過所述交流電動機的電流值達到極限電流值 時，變更所述載波頻率。方案11所述的發(fā)明是一種電梯的控制方法，其為根據(jù)來自載波頻率切換電路的 信號來確定載波頻率并進行PWM控制，以產(chǎn)生交流電力并供給到交流電動機的功率轉(zhuǎn)換 器以及通過所述交流電動機驅(qū)動電梯轎廂的電梯的控制方法，其中，在驅(qū)動電梯之前， 利用所述電梯轎廂的載重和所述轉(zhuǎn)矩指令，預測轉(zhuǎn)矩指令值達到極限轉(zhuǎn)矩值的時刻，在 電梯驅(qū)動中，當流過所述交流電動機的電流值達到極限電流值時，變更所述載波頻率， 對比所述預測時刻和變更所述載波頻率的時刻，至少監(jiān)控顯示所述兩個時刻發(fā)生的次數(shù) 的差或者所述兩個時刻的偏差時間。
由于當驅(qū)動交流電動機的轉(zhuǎn)矩指令或流過交流電動機的電流達到極限水平而變 為過載狀態(tài)時，載波頻率自動下降，所以能夠防止損壞開關元件，因此，能夠使電梯控 制裝置壽命長，同時可掌握變?yōu)檫^載狀態(tài)的頻度、經(jīng)年變化，因此，可切實地進行定期 檢查等維護。


圖1是表示本發(fā)明第1實施方式所涉及的電梯控制裝置I的結構的框圖。圖2是圖1所示的電梯控制裝置中的矢量控制器6的詳細框圖。圖3A是轉(zhuǎn)矩和容許載波頻率的關系圖。圖3B是輸出電流和容許載波頻率的關系圖。圖4是表示本發(fā)明第2實施方式所涉及的電梯控制裝置J的結構的框圖。圖5是表示本發(fā)明第3實施方式所涉及的電梯控制裝置K的結構的框圖。圖6是說明電梯驅(qū)動時轉(zhuǎn)矩指令的變化情況的時間圖。圖7是表示本發(fā)明第4實施方式所涉及的電梯控制裝置L的結構的框圖。符號說明1-交流電源；2-功率轉(zhuǎn)換器；3-交流電動機；4-基極驅(qū)動電路；5、5’、 5”-上位控制器；6-矢量控制器；7-V/f控制器；8、8，、9、10-載波頻率切換電路； 11-電流檢測器；12-編碼器；21-曳引輪；22-電梯轎廂；23-配重；24-負荷傳感器； 31-速度控制器；32-速度運算器；33-轉(zhuǎn)矩限制器；34-電流指令運算器；35-電流控制 器(q軸)；36-電流控制器(d軸)；37、38-坐標變換器；39、40、41-減法器；42-加 法器。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。實施例1圖1是本發(fā)明第1實施方式所涉及的電梯控制裝置I的框圖。電梯控制裝置I具 備交流電源1、功率轉(zhuǎn)換器2、交流電動機3、基極驅(qū)動電路4、上位控制器5、矢量控制 器6、載波頻率切換電路8、電流檢測器11、編碼器12、曳引輪21、電梯轎廂22、配重 23、負荷傳感器24，通過后述的動作介由交流電動機3將電梯轎廂22控制于目標位置來 進行定位。功率轉(zhuǎn)換器2具有如下功能，為了驅(qū)動電梯轎廂22而根據(jù)電壓指令及載波頻率 信號進行PWM控制，向交流電動機3供給交流電力。S卩，功率轉(zhuǎn)換器2對交流電源1 進行整流并轉(zhuǎn)換為直流電壓，利用基于來自基極驅(qū)動電路4的電壓指令的基極信號進行 PWM控制，對內(nèi)置的多個開關元件進行基極驅(qū)動，并外加在交流電動機3上進行驅(qū)動。基極驅(qū)動電路4向功率轉(zhuǎn)換器2輸出基極信號，其響應于來自矢量控制器6的電 壓指令(V)和來自載波頻率切換電路8的載波頻率信號例如三角波載波頻率信號(Fe信 號)。曳引輪21與交流電動機3連結，懸吊電梯轎廂22及配重23。另外，電梯轎廂 22根據(jù)需要具備負荷傳感器24，檢測出電梯轎廂22的負荷，將檢測量作為Load信號發(fā)送給上位控制器5。上位控制器5根據(jù)輸入的目標樓層信息得到目標位置，利用來自編碼器12的位 置信號Θ、預先設定的加減速率、曳引輪21的直徑等信息變換為速度指令ω/并輸出， 同時根據(jù)來自負荷傳感器24的Load信號輸出起動轉(zhuǎn)矩補償Tload。載波頻率切換電路8根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)矩指令Tref確定載波信號的頻率Fc指令和轉(zhuǎn) 矩極限值Tlim。載波信號的頻率(Fe信號)被發(fā)送至基極驅(qū)動電路4，轉(zhuǎn)矩極限值Tlim 被發(fā)送至矢量控制器6。在后面說明該確定處理。電流檢測器11檢測出流過交流電動機3的3相電流(iu、iv> iw)，將其作為電
流信號⑴。編碼器12與交流電動機3連接并檢測出交流電動機3的位置信號θ。圖2是矢量控制器6的詳細框圖。矢量控制器6具有如下功能，在下述處理中 運算通過交流電動機3驅(qū)動電梯轎廂22所需的電壓指令(V)，并進行輸出。矢量控制器6是具備速度控制器31、速度運算器32、轉(zhuǎn)矩限制器33、電流指令 運算器34、電流控制器(q軸)35、電流控制器(d軸)36、坐標變換器37、坐標變換器 38、減法器39 41、加法器42的電動機控制器。速度控制器31控制為，由減法器39計算出的速度指令ω/與后述的速度檢測信 號ωι·的差(速度偏差△ cor)為零。加法器42對速度控制器31的輸出和起動轉(zhuǎn)矩補償 Tload進行加法運算并作為轉(zhuǎn)矩指令Tref，將轉(zhuǎn)矩指令Tref輸出至轉(zhuǎn)矩限制器33和載波頻 率切換電路8。速度運算器32計算出編碼器12的輸出信號的單位時間內(nèi)的變化量，將其作為速 度檢測信號ωι·。轉(zhuǎn)矩限制器33用事先設定的轉(zhuǎn)矩極限值和來自載波頻率切換電路8的轉(zhuǎn)矩極限 值Tlim中的較小的一個來限制轉(zhuǎn)矩指令Tref。將限制后的轉(zhuǎn)矩指令Tref輸出至電流指令 運算器34。電流指令運算器34利用輸入的轉(zhuǎn)矩指令Tref計算出電流指令(Idref、Iqref)。電流控制器(q軸)35控制為，由減法器40計算出的電流指令Iqref與后述的電 流Iq的差(電流偏差AIq)為零，并計算出電壓指令Vqref。同樣，電流控制器(d軸)36控制為，由減法器41計算出電流偏差Δ Id，使電流 偏差Δ Id為零，并計算出電流指令Vdref。坐標變換器37將電流信號⑴變換為旋轉(zhuǎn)坐標系的2相電流(Id、Iq)。坐標變 換器38將電壓指令(Vdref、Vqref)變換為3相電壓指令(Vu'、Vv\ Vw*),并作為電壓 指令(V)輸出。如此，矢量控制器6將來自上位控制器5的速度指令ω/、來自載波頻率切換電 路8的轉(zhuǎn)矩極限Tlim、來自電流檢測器11的電流信號⑴、來自編碼器12的位置信號θ 作為輸入，進行矢量控制并輸出電壓指令(V)。下面，對載波頻率切換電路8進行說明。載波頻率切換電路8具有如下功能， 輸出響應于驅(qū)動交流電動機3的轉(zhuǎn)矩指令Tref的載波頻率信號(Fe信號)。圖3Α是本實 施例的轉(zhuǎn)矩和容許載波頻率的關系圖，載波頻率切換電路8在轉(zhuǎn)矩指令Tref達到圖3Α所 示的轉(zhuǎn)矩(極限轉(zhuǎn)矩)時，變更載波頻率信號(Fe信號)。
圖中，載波頻率Fcl、Fc2和極限轉(zhuǎn)矩Tliml、Tlim2是為了保護構成功率轉(zhuǎn)換器
2的開關元件而確定的值。用戶無法對上述值進行設定變更。另外，該關系通常由開關 元件的損耗大小來決定，只要在由這兩點所確定的范圍內(nèi)使用，就能夠使給予開關元件 的損害在容許的范圍內(nèi)。另外，如果將載波頻率Fcl、Fc2的值分別確定為用戶可以確定的載波頻率F的 最大值、最小值，則即使不是在過載的狀況下，也能在該范圍內(nèi)運行。雖然并不局限于 此，但是例如可將Fcl設定為15kHz，Tliml為150% X變頻器額定轉(zhuǎn)矩，將Fc2設定為 2kHz, Tlim2為190% X變頻器額定轉(zhuǎn)矩的值。變頻器額定轉(zhuǎn)矩將相當于變頻器裝置額 定電流的值流過交流電動機3時的電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩作為額定轉(zhuǎn)矩(100%)，其用變頻器裝 置的額定電流和交流電動機3的馬達常數(shù)等來確定。在電梯控制裝置I中，在運行開始前，載波頻率F、轉(zhuǎn)矩極限值Tlim分別被設定 為由用戶所設定的值。在電梯運行中，由速度控制器31運算的轉(zhuǎn)矩指令Tref被輸入至載波頻率切換電 路8。如果此時設定的載波頻率值在圖3A的范圍內(nèi)，則載波頻率切換電路8將與前次值 相同的值作為Fc信號、Tlim分別發(fā)送給基極驅(qū)動電路4、轉(zhuǎn)矩限制器33。如果在范圍 外，則將Fc信號、Tlim此時都被容許的最大值，也就是說圖3A所示的圖線上的極限值 分別發(fā)送給基極驅(qū)動電路4、轉(zhuǎn)矩限制器33。如此，載波頻率切換電路8使所輸入的轉(zhuǎn)矩指令Tref和載波信號的頻率Fc的關 系處在圖3A所示的范圍內(nèi)。另外，在沒有載波信號的頻率Fc的設定分辨率時，例如也 可以在上述范圍的內(nèi)側(cè)量化使用。如上所述，由于載波頻率切換電路8輸出響應于轉(zhuǎn)矩指令Tref的載波信號的頻率 Fc指令和轉(zhuǎn)矩極限值Tlim，所以轉(zhuǎn)矩指令Tref變大時載波信號的頻率Fc自動下降。雖然說明了因載波信號的頻率Fc下降的部分而使構成功率轉(zhuǎn)換器2的開關元件 的保護水平上升，因而提高了轉(zhuǎn)矩極限值，但是也可以使載波信號的頻率Fc可變而不變 更轉(zhuǎn)矩極限值，以便更充裕地保護開關元件。如此，本發(fā)明第1實施方式所涉及的電梯控制裝置I可使載波頻率自動下降，以 便驅(qū)動交流電動機的轉(zhuǎn)矩指令處在可容許的范圍內(nèi)，可不損傷開關元件地持續(xù)運行。實施例2圖4是第2實施方式的電梯控制裝置J的框圖。與電梯控制裝置I將矢量控制器 6用作電動機控制器相對，電梯控制裝置J是使用V/f控制器7的結構，將載波頻率切換 電路8變更為8’。對于上述以外的部位使用相同符號，省略說明。V/f控制器7具有如下功能，進行使輸出電壓與頻率大致成比例地上升的控制， 即控制為電壓/頻率為一定(V/f=—定)，運算通過交流電動機3驅(qū)動電梯轎廂22所需 的電壓指令(V)，并進行輸出。該電壓指令(V)是對大致與頻率指令成比例的Vqref以 及為零的Vdref進行坐標變換而得到的值。由于得到它們的運算式眾所周知，因此在此 省略其說明。下面，對載波頻率切換電路8’的具體動作進行說明。載波頻率切換電路8’具 有根據(jù)流過交流電動機3的電流，即功率轉(zhuǎn)換器2的輸出電流而輸出載波頻率信號(Fe信 號的)功能。圖3B是本實施例的輸出電流和容許載波頻率的關系圖，載波頻率切換電路8’在輸出電流達到圖3B所示的電流(極限電流)時，變更載波頻率信號(Fe信號)。圖中，載波信號的頻率Fcl、Fc2和變頻器輸出電流的極限電流值Iliml、Ilim2 是為了保護構成功率轉(zhuǎn)換器2的開關元件而確定的值，用戶無法對上述值進行設定變 更。另外，該關系通常由開關元件的損耗大小來決定，只要在由這兩點所確定的范圍內(nèi) 使用，就能夠使給予開關元件的損害在容許的范圍內(nèi)。雖然并不局限于此，但是例如可 將Fcl設定為15kHz，Iliml為150% X變頻器額定電流，將Fc2設定為2kHz，Ilim2為 190% X變頻器額定電流的值。在電梯控制裝置J中，在運行開始前，載波頻率被設定為由用戶所設定的值F。在電梯運行中，由電流檢測器11檢測出的電流信號⑴被輸入至載波頻率切換 電路8’，載波頻率切換電路8’運算電流信號⑴的大小，將其作為lout。如果此時設 定的載波頻率F在圖3B的范圍內(nèi)，則向基極驅(qū)動電路4發(fā)送與前次值相同的Fc信號。 如果在范圍外，則向基極驅(qū)動電路4發(fā)送此時容許的最大值，也就是說圖3B所示的圖線 上的值。如此，載波頻率切換電路8’使載波信號的頻率Fc和輸出電流的大小Iout的關 系處在圖3B所示的由容許函數(shù)確定的范圍內(nèi)。另外，在沒有載波信號的頻率Fc的設定 分辨率時，例如也可以在上述范圍的內(nèi)側(cè)量化使用。如此，由于載波頻率切換電路8’輸出與變頻器輸出電流的大小Iout相對應的載 波信號的頻率Fc指令，所以變頻器輸出電流Iout變大時載波信號的頻率Fc自動下降。而且在上述說明中，雖然說明了當載波信號的頻率Fc下降時，構成功率轉(zhuǎn)換器 2的開關元件的保護水平上升，與此相應地提高了電流極限值，但是也可以使載波信號的 頻率Fc可變而不變更電流極限值，以便更充裕地保護開關元件。而且雖未圖示，但是在V/f控制中存在具有抑制變頻器輸出電流Iout的失速防止 功能的情況，此時與實施例1的通過矢量控制使Tlim可變時一樣，也可以參照由載波頻 率切換電路8’確定的Ilim的值來變更失速防止功能的失速水平。本發(fā)明第2實施方式所涉及的電梯控制裝置J即使在電動機控制為V/f控制時， 也能夠在變?yōu)檫^載狀態(tài)時使載波頻率自動下降，可不損傷開關元件地持續(xù)運行。實施例3圖5是說明本發(fā)明第3實施方式的電梯控制裝置K的結構的框圖。電梯控制裝 置K與電梯控制裝置I相比，將上位控制器5變更為5’，將載波頻率切換電路8變更為 9。對于上述以外的部位使用相同符號，省略說明。第3實施方式基于如下想法，通常電梯具有如下特性，即加減速率在試運行時 一旦確定則其后不再變更而是一定，在運行中途負荷不發(fā)生變化，而且轉(zhuǎn)矩變?yōu)樽畲笫?在加減速時，因此，只要知道開始運行時的載重，就能夠掌握轉(zhuǎn)矩指令Tref在運行中的 什么時刻達到極限轉(zhuǎn)矩。上位控制器5’內(nèi)存有圖3A所示的轉(zhuǎn)矩和容許載波頻率的關系。上位控制器 5’具有如下功能，在驅(qū)動電梯之前，對加速時的交流電動機3的轉(zhuǎn)矩指令Tref進行預測 運算，預測轉(zhuǎn)矩指令Tref達到圖3A所示的轉(zhuǎn)矩(極限轉(zhuǎn)矩)的時刻。利用圖6說明上 位控制器5’所預測運算的加速時的轉(zhuǎn)矩指令Tref。圖6將電梯上升時的轉(zhuǎn)矩指令Tref的變化與下述各信號一起表示在時間圖中。
圖中示出(a)目標樓層指令、(b)運行指令、(C)制動器指令、(d)速度指令 ω/、(e)加速度指令、(f)轉(zhuǎn)矩指令Tref、(g)Fc信號。雖未圖示，但是通過位于電梯轎廂22內(nèi)的指示器輸入目標樓層指令后，上位控 制器5’便確定與該目標位置相符的指令。此后，電梯門關閉，電梯的運行指令(b)變 為開。此時，根據(jù)來自負荷傳感器24的Load信號運算出起動轉(zhuǎn)矩補償Tload，并輸出至 矢量控制器6。另外，表示(f)轉(zhuǎn)矩指令Tref的(1)的部分是相當于起動轉(zhuǎn)矩補償Tload 的值。之后，當轉(zhuǎn)矩指令Tref達到起動轉(zhuǎn)矩補償Tload的值時，開始速度控制，輸出 (C)的松開制動器的指令，(d)的速度指令ω/跟隨所設定的包括S字的加速率從零逐 漸變大。與此相伴，(f)的轉(zhuǎn)矩指令Tref上升，隨著加速率變緩，轉(zhuǎn)矩指令Tref變小。 此時，根據(jù)電梯轎廂22的負荷、加速率的設定，轉(zhuǎn)矩指令Tref產(chǎn)生到達極限轉(zhuǎn)矩的區(qū)間 (5)的部分。速度指令ω/變?yōu)橐欢〞r，轉(zhuǎn)矩指令Tref變?yōu)閮H基于電梯轎廂22的負荷的值， 隨著變?yōu)闇p速，轉(zhuǎn)矩指令Tref趨向零，根據(jù)情況轉(zhuǎn)矩指令Tref變?yōu)樨撝?，進而產(chǎn)生到達 極限轉(zhuǎn)矩的區(qū)間。該部分未圖示。當電梯轎廂22達到目標位置，速度指令ω/變?yōu)榱銜r，輸出閉合制動器的指 令，速度控制結束。如此，電梯驅(qū)動時的各信號發(fā)生變化。雖然說明了從上位控制器5’輸出的速度指令ω/跟隨所設定的包括S字的加 速率進行變化，但是也可以首先確定(e)加速度指令，對該值進行積分，并運算速度指令 cor。參考圖6的時間圖可知，如果確定了目標樓層則加速度指令也被確定。而且， 運行中的轉(zhuǎn)矩指令Tref是加速度指令加上基于來自負荷傳感器24的Load信號的起動轉(zhuǎn)矩 補償Tload而得到的，加速時和減速時的轉(zhuǎn)矩指令Tref的大小僅向上方偏移起動轉(zhuǎn)矩補償 Tload[(l)的部分][圖中(2) (3)的大小相同]。因而，如果確定了目標樓層和起動開始時的Load信號，則能夠判斷轉(zhuǎn)矩指令 Tref在什么時刻到達極限轉(zhuǎn)矩。另外，由于在轉(zhuǎn)矩指令Tref到達極限轉(zhuǎn)矩Tliml的時亥lj，可以使載波頻率從Fcl 下降并使極限轉(zhuǎn)矩增大，因此在實際的運行中成為不會到達轉(zhuǎn)矩極限的運行。于是，只要存儲由目標樓層所確定的加速度指令加上起動開始時的Load信號的 值變?yōu)榇笥跇O限轉(zhuǎn)矩的時刻，例如以速度指令ω/從零開始上升的點或者開始減速的點 為基準，由(4)所圖示的時間，就能夠掌握轉(zhuǎn)矩指令Tref在什么時刻到達極限轉(zhuǎn)矩。另 外，對于(g)的Fc信號變化的傾斜部分，也能夠事先掌握達到最大轉(zhuǎn)矩的時間及其值、 此時的容許載波頻率，因此也可以利用上述值來確定。如此，由于上位控制器5’能夠事先通過距速度指令ω/變化時刻的時間來確定 載波信號的頻率，因此可事先知道變?yōu)檫^載狀態(tài)的時刻，從而實施避免過載的運行。而且，在電梯驅(qū)動中，上位控制器5’將如上確定的載波信號的頻率(Fe信號) 發(fā)送至載波頻率切換電路9，載波頻率切換電路9利用該Fc信號的值和圖3Α的關系圖計 算出轉(zhuǎn)矩極限值Tlim，輸出至矢量控制器6。另外，雖然在上述說明中說明了轉(zhuǎn)矩指令Tref由如下值來確定，即由目標樓層確定的加速度指令加上起動開始時的Load信號的值，但是如果預先測定電梯的機械效 率，將其加上加速度指令來進行參照，則能夠更精準地實施。而且，由于每次負荷傳感器24的輸出發(fā)生變化時都需要進行該電梯驅(qū)動前的動 作，因此在進入關閉電梯門的動作之后進行是較為合適的。而且，即使載波頻率切換電路9使載波信號的頻率Fc在容許范圍內(nèi)可變，上位 控制器5’也能夠事先知道轉(zhuǎn)矩指令Tref到達極限轉(zhuǎn)矩的情況。在這種情況下，只要不 驅(qū)動電梯，例如使安裝在電梯轎廂22上的蜂鳴器鳴響等并采取聯(lián)鎖，就能夠提供安全的 電梯用變頻器裝置。雖然在上述說明中對電動機控制器是矢量控制器6的情況進行了說明，但是如 果是使用V/f控制器7的電梯控制裝置J，則也可以使其具有在上位控制器內(nèi)存有圖3B所 示的輸出電流和容許載波頻率的關系，在驅(qū)動電梯之前預測輸出電流Iout達到圖3B的電 流(極限電流)的時刻的功能，而載波頻率切換電路在該預測的時刻變更載波頻率。本發(fā)明第3實施方式所涉及的電梯控制裝置K事先預測轉(zhuǎn)矩指令Tref達到極限 轉(zhuǎn)矩的情況，而且能夠使載波頻率自動下降，以便轉(zhuǎn)矩指令處在可容許的范圍內(nèi)。如上所述，根據(jù)第1至第3實施方式，能夠判斷運行狀況并僅在需要時使載波頻 率自動下降，能夠很好地取得如電梯用途這樣想要在低噪音下使用的要求和想要確保變 頻器裝置的電流容量的要求的平衡。實施例4圖7是說明本發(fā)明第4實施方式的電梯控制裝置L的結構的框圖。電梯控制裝 置L與電梯控制裝置J的不同之處在于，將上位控制器5變更為5”，將載波頻率切換電 路8’變更為10。S卩，電動機控制器為V/f控制器7。對于上述以外的部位使用相同符 號，省略說明。載波頻率切換電路10通過與電梯控制裝置J同樣的動作，在電梯驅(qū)動中輸出電 流達到圖3B所示的電流(極限電流)時變更載波信號的頻率(Fe信號)，將Fc信號發(fā)送 至基極驅(qū)動電路4和上位控制器5”。上位控制器5”內(nèi)存有圖3A所示的轉(zhuǎn)矩和容許載波頻率的關系。上位控制器 5”通過與電梯控制裝置K的上位控制器5’同樣的動作，在驅(qū)動電梯之前，利用電梯轎 廂的載重預測加速時的轉(zhuǎn)矩指令，作為Fe’信號的變化預測轉(zhuǎn)矩指令值達到極限轉(zhuǎn)矩的 時刻?？杀O(jiān)控上位控制器5”對比來自載波頻率切換電路10的Fc信號和自身事先運算 的Fe’信號后的對比數(shù)據(jù)。作為此時對比的數(shù)據(jù)，例如有過載的次數(shù)之差，過載的時刻 之差，如果監(jiān)控上述數(shù)據(jù)，則能夠知道電梯控制裝置的經(jīng)年變化。上位控制器5”可將過載狀況顯示或發(fā)送至其它設備，可作為電梯裝置的異常數(shù) 據(jù)加以利用。而且，在設想電梯負荷狀況不會發(fā)生變化的用途中，也可以僅統(tǒng)計來自載波頻 率切換電路10的Fe’信號，并進行顯示或發(fā)送。本發(fā)明第4實施方式所涉及的電梯控制裝置L能夠知道電梯控制裝置的異常狀 態(tài)，在定期檢查這樣的維護時非常有效。本發(fā)明并不局限于上述實施方式，可適當變化。
例如，也可以將由載波頻率切換電路8或8’確定的Fc信號發(fā)送至上位控制器 5，進行使用了載波頻率的其它補償。而且，雖然是使用了負荷傳感器的結構，但是也可以在起動時使用在零速下運 行時的轉(zhuǎn)矩指令值等來得到電梯轎廂的負荷。而且，在變頻器裝置的矢量控制的例子 中，雖然是使用了編碼器的結構，但是也可以是使用磁通觀測器等得到速度、位置信息 的結構來進行實施。
權利要求
1.一種電梯控制裝置，其具備矢量控制器，運算通過交流電動機驅(qū)動電梯轎廂所 需的電壓指令；載波頻率切換電路，輸出載波頻率信號；及功率轉(zhuǎn)換器，根據(jù)所述電壓 指令及所述載波頻率信號進行PWM控制，產(chǎn)生交流電力并供給到所述交流電動機，其特 征在于，所述載波頻率切換電路變更所述載波頻率，以便驅(qū)動所述交流電動機的轉(zhuǎn)矩指令處 在極限范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于，還具備對加速時的所述轉(zhuǎn)矩指令進行預測運算的上位控制器，所述上位控制器在驅(qū)動電梯之前，預測所述轉(zhuǎn)矩指令達到極限轉(zhuǎn)矩值的時刻，所述載波頻率切換電路在所述預測的時刻變更所述載波頻率。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述載波頻率切換電路利用轉(zhuǎn)矩和載波頻率的關系來確定載波頻率信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述載波頻率切換電路將與所述確定后的載波頻率相對應的極限轉(zhuǎn)矩值作為新的極 限轉(zhuǎn)矩值。
5.—種電梯控制裝置，其具備V/f控制器，運算通過交流電動機驅(qū)動電梯轎廂所需 的電壓指令；載波頻率切換電路，輸出載波頻率信號；及功率轉(zhuǎn)換器，根據(jù)所述電壓指 令及所述載波頻率信號進行PWM控制，產(chǎn)生交流電力并供給到所述交流電動機，其特征 在于，所述載波頻率切換電路變更所述載波頻率，以便所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流處在極 限范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求5所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述載波頻率切換電路利用輸出電流和載波頻率的關系來確定載波頻率信號。
7.—種電梯控制裝置，其具備矢量控制器，運算通過交流電動機驅(qū)動電梯轎廂所 需的電壓指令；載波頻率切換電路，輸出載波頻率信號；及功率轉(zhuǎn)換器，根據(jù)所述電壓 指令及所述載波頻率信號進行PWM控制，產(chǎn)生交流電力并供給到所述交流電動機，其特 征在于，還具備對加速時的轉(zhuǎn)矩指令進行預測運算的上位控制器，所述上位控制器在驅(qū)動電梯之前，利用所述電梯轎廂的載重和所述轉(zhuǎn)矩指令，預測 所述轉(zhuǎn)矩指令值達到極限轉(zhuǎn)矩值的時刻，所述載波頻率切換電路在電梯驅(qū)動中所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流達到極限電流值 時，變更所述載波頻率，可監(jiān)控所述預測時刻和所述變更時刻的對比數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述對比數(shù)據(jù)至少包括使所述載波頻率下降的次數(shù)的差或變更時刻的偏差時間。
9.根據(jù)權利要求1或5所述的電梯控制裝置，其特征在于，可監(jiān)控使所述載波頻率下降的次數(shù)。
10.一種電梯的控制方法，其為根據(jù)來自載波頻率切換電路的信號來確定載波頻率并 進行PWM控制，以產(chǎn)生交流電力并供給到交流電動機的功率轉(zhuǎn)換器以及通過所述交流電動機驅(qū)動電梯轎廂的電梯的控制方法，其特征在于，當驅(qū)動所述交流電動機的轉(zhuǎn)矩指令值達到極限轉(zhuǎn)矩值時，或流過所述交流電動機的 電流值達到極限電流值時，變更所述載波頻率。
11. 一種電梯的控制方法，其為根據(jù)來自載波頻率切換電路的信號來確定載波頻率并 進行PWM控制，以產(chǎn)生交流電力并供給到交流電動機的功率轉(zhuǎn)換器以及通過所述交流電 動機驅(qū)動電梯轎廂的電梯的控制方法，其特征在于，在驅(qū)動電梯之前，利用所述電梯轎廂的載重和所述轉(zhuǎn)矩指令，預測轉(zhuǎn)矩指令值達到 極限轉(zhuǎn)矩值的時刻，在電梯驅(qū)動中，當流過所述交流電動機的電流值達到極限電流值時，變更所述載波頻率，對比所述預測時刻和變更所述載波頻率的時刻，至少監(jiān)控顯示所述兩個時刻發(fā)生的次數(shù)的差或者所述兩個時刻的偏差時間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電梯控制裝置及其控制方法，通過根據(jù)運行狀況使載波頻率自動下降，降低開關元件中產(chǎn)生的損耗，不會影響壽命。具體為，一種電梯控制裝置，利用載波頻率信號進行PWM控制，控制交流電動機(3)驅(qū)動電梯轎廂(22)，其中，載波頻率切換電路(8)在驅(qū)動交流電動機(3)的轉(zhuǎn)矩指令值達到規(guī)定的極限轉(zhuǎn)矩值時變更載波信號的頻率。
文檔編號B66B1/28GK102009881SQ20101027620
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權日2009年9月8日
發(fā)明者大屋廣明, 山本陽一, 田中正城 申請人:株式會社安川電機